硅上生长的三种原子薄金属薄膜，包括STM成像。左:SCI Pb/Si(111)。中心:√7 ×√3 Pb/Si(111)。右:√7 ×√3 In/Si(111)
一个国际FLEET合作组织发表了一篇关于原子薄的“高温”超导体的综述，发现每种超导体都有一个共同的驱动机制:接口。
包括卧龙岗大学、莫纳什大学和清华大学(北京)的研究人员在内的研究团队发现材料界面是所有系统中超导性的关键。
原子薄超导体在界面处的超导增强(界面超导增强效应)是发现新的高温超导体的独特工具，并可用于最终解开高温超导背后难以捉摸的机制。
β-FeSe晶格结构。a)三维模型。b)俯视图。
研究的系统包括:
- 生长在半导体上的单质金属
- 单层铁基超导体
- 原子薄铜酸盐(铜基)超导体
本文综述了分子束外延(MBE)、扫描隧道光谱(STM/STS)、扫描透射电子显微镜(STEM)、物性测量系统(PPMS)在制备和鉴定原子薄超导体中的作用。
超导体:背景知识
原子薄超导体(无论是铁基还是铜基)是一种“高温”(II型或非常规)超导体，因为它们有一个转变温度(Tc)比绝对零度上几度开尔文高得多。
自20世纪80年代发现此类II型超导体以来，其背后的驱动力一直难以捉摸。与“传统的”超导体不同，很明显，它们不能直接从BCS(巴丁、库珀和施里弗)电子-声子耦合理论中理解。
STO衬底上单层FeSe薄膜的超导性研究。上:STM图像，下:扫描隧道光谱显示具有明显相干峰的超导间隙
在连续的发现中，转变温度Tc一直稳步上升，在过去十年中，原子薄超导体的使用取得了重大进展，包括铁基和铜基超导体。
这些新发现挑战了目前关于非常规超导体超导机理的理论，并为实现高温度超导体指明了有希望的新方向。
“超导研究的最终目标是找到超导转变温度(Tc)等于或高于室温的超导体，”第一作者李智博士(卧龙岗大学)说。
时间轴
- 1911年Hg, T发现超导性cK = 4.2
- 其他元素金属证实超导体Tc< 10 K
- 1957年以电子-声子耦合为驱动力的微观超导理论(巴丁，库珀和施里弗/ BCS)
- 1986 la基铜酸盐的“惊人”超导性(“高温”超导体)，Tc> 30 K
- 2007铁基化合物的超导性c26 K
- 2008年铁基超导，Tc55 K
- 2012 SrTiO3上单层FeSe薄膜的高温界面超导
- ? ? ? ?室温超导
这项研究
STM成像(右侧放大图)。上:SrTiO3(001)衬底上的锐钛矿TiO2(001)岛。下:锐钛矿TiO2上的SUC / DUC FeSe薄膜。
回顾论文原子薄超导体于2020年5月发表在《Small》杂志上(DOI 10.1002/ Small .201904788)。
作者承认来自澳大利亚研究理事会通过卓越中心、探索和未来奖学金项目提供支持。
本文综述了分子束外延(MBE)、扫描隧道光谱(STM/STS)、扫描透射电子显微镜(STEM)、物性测量系统(PPMS)在制备和鉴定原子薄超导体中的作用。
协作舰队人员
- 科学AI李智博士，UOW
- UOW博士生Lina Sang
- 刘鹏博士，UOW研究员
- 岳增基博士，UOW研究员
- 莫纳什大学Michael Fuhrer教授
- 薛其坤教授，清华大学
- 王晓林教授，UOW
舰队新材料研究
新型原子薄材料的性质在FLEET研究，澳大利亚研究理事会卓越中心，在该中心的使能技术A．
未来低能耗电子技术中心(FLEET)是由100多名研究人员组成的合作机构，旨在开发超低能耗电子产品，以应对计算中能源使用的挑战，计算已经消耗了全球8%的电力，并且每十年就会翻一番。
FLEET的三个研究主题都在很大程度上得益于这些新型材料，包括二维拓扑材料(雷竞技苹果版研究主题1)，原子薄的半导体(作为激子的宿主研究主题二的非平衡拓扑现象研究主题三）.
更多的信息
- 联系李智博士zhili@uow.edu.au
- 联系王晓林教授xiaolin@uow.edu.au
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