The Role of SrTiO3 Phonon Penetrating into thin FeSe Films in the Enhancement of Superconductivity
在SrTiO_3上的FeSe薄膜中，界面耦合对超导电性增强的重要作用已被广泛认识。但这种耦合的明确起源还有待确定。利用高分辨电子能量损失谱对薄膜表面声子进行了测量，发现SrTiO 3的Fuchs-Kliewer（F-K）声子模产生的电场能够穿透FeSe薄膜并与其中的电子发生强烈的相互作用。在SrTiO 3上的单层FeSe中，~92 meV F-K声子的模式特定的电子-声子耦合（EPC）常数为~0.25。随着FeSe厚度的增加，穿透场强呈指数衰减，这与观察到的超导能隙的指数衰减很好地匹配。结果表明，SrTiO_3 F-K声子进入FeSe是界面超导电性增强的关键。
2016-08-10 cond-mat.supr-con
Origin of charge transfer and enhanced electron-phonon coupling in single unit-cell FeSe films on SrTiO3
界面电荷转移和电子-声子耦合已被建议在最近发现的单晶胞FeSe薄膜SrTiO 3的高温超导性中发挥至关重要的作用。然而，它们的起源仍然难以捉摸。在这里，使用紫外光电子能谱（UPS）和元素敏感的X射线光电子能谱（XPS），我们确定了加强的Ti-O键，有助于界面增强的电子-声子耦合，并揭示了在FeSe/SrTiO 3界面的能带弯曲，导致从SrTiO 3到FeSe薄膜的电荷转移。我们还观察到带重整化，伴随着超导的发病。我们的结果不仅提供了有价值的见解界面增强的超导性的机制，但也指出了一个有前途的路线，设计新的超导体的异质结构与能带弯曲诱导的电荷转移和界面增强的电子-声子耦合。
2017-12-19 cond-mat.supr-con
Capping layer influence and isotropic in-plane upper critical field of the superconductivity at the FeSe/SrTiO3 interface
由于FeSe/SrTiO 3的临界温度（Tc）比体相FeSe的显著提高，以及非常规配对机制和拓扑超导性的可能性，理解FeSe/SrTiO 3界面处的超导电性是一个当代非常感兴趣的问题。本文报道了用分子束外延法在SrTiO_3上生长的FeSe薄膜中，覆盖层对超导电性的影响。我们在真空中使用四探针电阻测量和非原位磁输运测量来检查三个覆盖层的效果，提供明显不同的电荷转移到FeSe：化合物FeTe，非金属Te，和金属Zr。我们的研究结果表明，FeTe提供了一个最佳的上限，几乎不影响原始FeSe/SrTiO 3中发现的固有Tc，而从非金属Te帽的空穴传输完全抑制超导性，并导致绝缘行为。最后，我们使用非原位磁电阻测量FeTe覆盖的FeSe薄膜提取的角度依赖的面内上临界磁场。我们的观察揭示了一个几乎各向同性的面内上临界场，提供洞察高温超导FeSe的对称性和配对机制。
2020-10-11 cond-mat.supr-con
Superconductivity dichotomy in K-coated single and double unit cell FeSe films on SrTiO3
本文报道了在SrTiO_3（001）衬底上单晶胞（1-UC）和2-UC FeSe薄膜在钾离子吸附下的超导电性演化。通过原位扫描隧道光谱测量，我们发现1-UC FeSe薄膜的超导电性随着K覆盖率的增加而不断受到抑制，而非超导的2-UC FeSe薄膜则变为超导，其禁带宽度为~17 meV或~11 meV，这取决于下面的1-UC薄膜是否超导。研究结果表明，界面电子-声子耦合与FeSe/STO界面的电荷转移密切相关，并在1-UC和2-UC FeSe薄膜中对增强Cu对起着重要作用。
2015-09-29 cond-mat.supr-con
Thickness dependence of superconductivity and superconductor-insulator transition in ultrathin FeSe films on SrTiO3(001) substrate
SrTiO 3（001）（STO）衬底上单胞FeSe薄膜的界面增强高温超导性是近年来凝聚态物理和材料科学研究的热点。本文利用非原位输运测量方法研究了STO衬底上不同厚度的FeSe超薄膜的超导电性。我们发现，开始超导转变温度（Tc）随FeSe薄膜厚度的增加而降低，这是在传统的超导薄膜中通常观察到的行为相反。通过对5 μ C FeSe薄膜的系统后退火，我们观察到了绝缘体到超导体的转变，根据相应的霍尔测量，在低温下伴随着占主导地位的载流子从空穴到电子的符号变化。
2015-07-30 cond-mat.supr-con
Tuning stoichiometry and its impact on superconductivity of monolayer and multilayer FeSe on SrTiO3
单层FeSe SrTiO 3上的合成，大大增强了超导电性相比，散装FeSe，仍然是困难的。正如世界各地不同小组所报道的那样，总是需要在一定温度窗口内进行长时间退火以实现超导样品，但退火诱导超导性的机制尚未阐明。我们生长FeSe薄膜SrTiO 3的分子束外延和调整化学计量比通过沉积额外的少量的Fe原子。单层膜成为超导铁沉积后，没有任何退火，并表现出类似的超导转变温度的退火膜在运输测量。我们还证明了在5-unit-cell薄膜上，FeSe多层膜可以在具有Fe空位的非超导$\sqrt{5} \times \sqrt{5}$相和超导$1 \times 1$相之间可逆地调谐。我们的研究结果表明，传统的退火工艺在本质上消除了铁空位和额外的铁沉积作为一个更有效的方式来实现超导电性。这一工作突出了化学计量在FeSe薄膜超导性中的重要性，并为制备超导样品提供了一条简便的途径。
2020-02-15 cond-mat.supr-con
How correlated is the FeSe/SrTiO$_3$ system ?
最近观察到FeSe单层中的$\sim$比其体相高10倍的临界温度，这引起了极大的关注，因为单层相中的电子结构似乎与体相FeSe不同。结合密度泛函理论和动力学平均场论，我们发现电子关联对预测的FeSe/SrTiO $_3$单层的原子尺度几何结构和电子结构有重要影响.无论是在体相还是在单层相中，电子关联都主要受Se-Fe-Se夹角的控制。但与体相相比，单层相的角度敏感性增加，轨道微分减小。相关性更依赖于Hund的J而不是Hubbard U。所观察到的轨道选择性不相干相干交叉与温度证实了Hund的单层FeSe的金属性质。我们还发现，在SrTiO $_3$中的氧空位的电子掺杂增加的相关强度，特别是在$d_{xy}$轨道通过减少Se-Fe-Se角。
2017-08-04 cond-mat.supr-con
An extensive impurity-scattering study on the pairing symmetry of monolayer FeSe films on SrTiO3
确定单层FeSe薄膜在SrTiO 3上的对对称性是理解该系统中高超导转变温度的必要条件，这引起了激烈的理论和实验研究，但仍存在争议。在这里，通过在FeSe单层膜中引入几种类型的点缺陷，我们进行了系统的调查，杂质引起的电子状态的空间分辨扫描隧道光谱。从表面吸附，化学取代到内在结构修饰，这些缺陷产生了各种散射强度，这使得对对称性的新见解。
2017-12-19 cond-mat.supr-con
Plain s-wave superconductivity in single-layer FeSe on SrTiO3 probed by scanning tunneling microscopy
在SrTiO_3（001）衬底上的单层FeSe薄膜是最近发现的界面超导体系的冠军，其超导性比铁基块体超导体有很大的提高。它的超导机制是非常有趣的。虽然薄膜具有简单的费米面拓扑结构，但其对对称性是不稳定的。本文利用低温扫描隧道显微镜（STM）系统地研究了FeSe/SrTiO_3（001）单层薄膜的超导电性。在薄膜中观察到了完全带隙的隧穿谱和磁涡旋晶格。准粒子干涉（QPI）图案揭示了电子袋之间和内部的散射，并对可能的配对对称性提出了限制。通过在样品中引入杂质原子，我们发现磁性杂质（Cr，Mn）可以局部抑制超导电性，而非磁性杂质（Zn，Ag和K）则不能。结果表明，单层FeSe/SrTiO 3具有平坦的s波配对对称性，其序参量在所有费米面截面上具有相同的相位。
2015-04-09 cond-mat.supr-con
Multichannel superconductivity of monolayer FeSe on SrTiO$_3$: Interplay of spin fluctuations and electron-phonon interaction
我们研究了电子-声子耦合以及自旋和电荷涨落对SrTiO $_3$衬底上单层FeSe超导态的影响。这三个玻色子介质库珀配对平等对待的多通道，全带宽，多频带，各向异性的Eliashberg理论的相互作用状态。我们的自洽计算表明，s波对称的超导能隙是兼容的，只有完全没有自旋涨落。当自旋涨落存在时，总是得到符号变化的无节d波配对对称性，但解释能隙大小和临界温度的基本成分仍然是界面电子-声子相互作用。
2020-09-18 cond-mat.supr-con
Ubiquitous strong electron phonon coupling at the interface of FeSe/SrTiO3
SrTiO 3（STO）（001）上的单晶胞（1UC）FeSe的高温超导性和通过角分辨光电子能谱（ARPES）观察到的复制带已经导致推测FeSe电子和STO声子之间的耦合是导致Tc相对于其他FeSe基超导体的增强的原因1，2。然而，最近在STO的（110）表面上生长的FeSe中观察到类似的超导能隙，这提出了类似机制是否适用的问题3，4。本文报道了用ARPES方法对STO（110）衬底上生长的FeSe电子结构的研究。与FeSe/STO（001）中的结果类似，观察到清晰的复制带。我们还提出了一个STO（001）和STO（110）裸表面，其中光掺杂产生金属表面态的比较研究。类似的复制带分离的主要频带由大约相同的能量被观察到，表明这种耦合是一个通用的功能的STO表面和接口。我们的研究结果表明，在两个不同的STO表面终端上生长的FeSe薄膜中观察到的大的超导能隙可能是由FeSe电子和STO声子之间的共同耦合增强的。
2016-08-05 cond-mat.supr-con
Staggered FeSe Monolayer on SrTiO$_3$ (110) surface
研究了FeSe在各向异性SrTiO $_3$（110）表面单层膜的电磁性质。当压应变从衬底沿$[1\bar{1}0]$方向施加时，单层FeSe具有交错的二分铁晶格，其沿面外方向的高度差约为0.06 μ m。交错导致更强的磁挫折之间的共线和棋盘形反铁磁订单，和应变拉长一个电子和两个空穴袋沿应变方向和其余的空穴袋沿正交方向。在$Γ$处的应变引起的能带分裂也可以导致能带反转，以驱动系统进入拓扑非平凡相。在交错晶格上没有强的超导抑制表明超导配对可能对两个Fe子晶格之间的相互作用和跳跃参数的修改不敏感。
2016-01-15 cond-mat.supr-con
The interfacial effects on the spin density wave in FeSe/SrTiO3 thin film
最近，在SrTiO 3（STO）衬底上的FeSe薄膜中观察到超导转变温度（Tc）超过60 K和自旋密度波（SDW）的迹象，这表明超导性和磁性之间存在很强的相互作用。通过第一性原理计算，我们发现衬底诱导的张应变通过增强Se原子桥连的次近邻超交换反铁磁相互作用，使FeSe薄膜中的SDW态趋于稳定.另一方面，我们发现当衬底中存在氧空位时，从衬底到第一层FeSe的电荷转移会抑制第一层FeSe的磁有序，从而导致高温超导现象的发生。此外，当FeSe在无缺陷的STO衬底上时，由于Fe 3d轨道之间的电荷重新分配，SDW的稳定性降低。我们的研究结果为最近的实验结果提供了一个全面的微观解释，并为进一步探索这种新型超导界面的超导性和磁性奠定了基础。
2013-10-21 cond-mat.supr-con
Modulation doping of the FeSe monolayer on SrTiO$_3$
在SrTiO $_3$（STO）衬底上的FeSe单层膜中发现的高温超导性引起了人们对界面超导性的极大兴趣。迄今为止达成的协议之一是，衬底中杂质的调制掺杂对于增强超导性至关重要。值得注意的是，已经在一系列Ti氧化物衬底上观察到每个Fe约0.1个电子的普遍掺杂，即所谓的“神奇”掺杂，\textit{i.e.}，这得出结论，可能存在一些重要的相互作用限制FeSe掺杂。我们的研究发现，在界面Se的极化变化，因为在自支撑的FeSe膜中的接近衬底显着放大的总电势差在界面上的功函数差异以上，并超出了电荷转移。此外，具有大量自由电子的钛酸盐衬底基本上充当"无限“电荷库，这导致饱和的FeSe掺杂，同时完全去除界面电势梯度。我们的工作发展了范德华材料/氧化物异质结构中调制掺杂的理论，为解决钛酸盐上FeSe单层膜中的“神奇”掺杂难题提供了一个解决方案。该信息还提出了实验途径，以适应通过调制掺杂的FeSe单层的可变载流子密度。
2022-06-23 cond-mat.supr-con
Interface enhanced electron-phonon coupling and high temperature superconductivity in potassium-coated ultra-thin FeSe films on SrTiO3
用低温扫描隧道显微镜研究了碱金属（钾）在分子束外延SrTiO 3上生长的FeSe薄膜（厚度从2-UC到4-UC）上的吸附。在适当的钾覆盖率（0.2-0.3单层）下，薄膜的隧穿谱都表现出大于11 meV的类超导带隙（是体FeSe带隙值的5倍），并在11 meV和21 meV处表现出两个明显的特征声子模。结果揭示了界面增强的电子-声子耦合对系统高温超导性的关键作用，并与最近的理论相一致。我们的研究提供了令人信服的证据，这种类型的异质结构超导系统的传统配对机制。
2015-08-26 cond-mat.supr-con
Interband pairing as the origin of the sublattice dichotomy in monolayer FeSe/SrTiO_3
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院）；Kavli Institute of Theoretical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学 Kavli理论科学研究所）；New Cornerstone Science Laboratory（新基石科学实验室）
单层FeSe/SrTiO_3中亚晶格二元性源于能带间配对，无论对称性打破发生在正常态还是配对态，均需能带间配对来解释超导机制。
2025-11-11 cond-mat.supr-con
Interface induced high temperature superconductivity in single unit-cell FeSe films on SrTiO3(110)
本文报道了用分子束外延方法在STO（110）衬底上生长的单胞（1-UC）FeSe薄膜的高温超导性。通过原位扫描隧道光谱测量，我们观察到了高达17 meV的超导能隙。在1-UC FeSe/STO（110）上覆盖FeTe层的输运测量表明其超导起始温度为31.6 K，上临界磁场为30.2 T。我们还发现外加电场可以进一步提高薄膜的温度系数，但其影响小于STO（001）衬底上的温度系数。指出了界面电荷转移和电子-声子耦合在FeSe/STO高温超导中的重要作用。
2016-05-06 cond-mat.supr-con
Multiband full-bandwidth anisotropic Eliashberg theory of interfacial electron-phonon coupling and high-T$_c$ superconductivity in FeSe/SrTiO$_3$
我们研究了界面声子对FeSe/SrTiO $_3$超导态的影响，为该系统开发了材料的特定多频带，全带宽和各向异性Eliashberg理论。我们的自洽计算强调了界面电子-声子相互作用的重要性，它隐藏在看似弱的耦合常数λ $_m$ = 0.4的背后，在介导高T $_c$，并解释了其他令人困惑的实验观察，如s波对称性和复制带。我们发现，复制带的形成有一个T $_c$降低的效果，但补偿深费米-海库珀配对具有T $_c$增强效果。由于界面耦合，我们预测隧道光谱中会出现强耦合的陡峰特征。
2018-02-02 cond-mat.supr-con
Aspects of electron-phonon interactions with strong forward scattering in FeSe Thin Films on SrTiO$_3$ substrates
在SrTiO $_\mathrm{3}$和BiTiO $_\mathrm{3}$衬底上生长的单层和多层FeSe薄膜具有比体FeSe更高的超导性。对于这种加强的机制提出了一些建议。一种可能性是在衬底中的FeSe电子和氧声子之间引入跨界面电子-声子（$e$）相互作用，由于界面系统的二维性质，该相互作用在前向散射（小${\bf q}$）方向上达到峰值。受此启发，我们探索的后果，这样的相互作用的超导状态和电子结构的二维系统使用Migdal-Eliashberg理论。这种相互作用不仅产生偏离传统的声子介导的配对的预期，但也复制结构的光谱功能和状态密度，探测角分辨光电子能谱，扫描隧道显微镜/光谱，和准粒子干涉成像。我们还讨论了Migdal-Eliashberg理论的适用性的情况下，\ep相互作用的峰值在小动量转移和FeSe/STO系统。
2016-02-01 cond-mat.supr-con
Antiferromagnetic order in epitaxial FeSe films on SrTiO3
在掺Nb的$_3$（001）衬底上生长的单层FeSe薄膜具有铁基超导体中最高的超导转变温度（$_C$ $\sim$ 100 K），而体FeSe的$_C$仅为$\sim$ 8 K。反铁磁自旋涨落被认为是铁磷属元素化物中的关键，这激发了一些理解FeSe/SrTiO $_3$系统的建议。虽然体FeSe不显示反铁磁顺序，计算表明，母体FeSe/SrTiO $_3$薄膜是AFM。在实验上，由于缺乏直接的探针，FeSe/SrTiO $_3$薄膜的磁状态一直是个谜。在这里，我们报告的直接证据的反铁磁序在母体FeSe/SrTiO $_3$薄膜的磁交换偏置效应的测量。单层膜的相变温度为$\geq$ 140 K。电子掺杂后原子力显微镜的有序性消失。
2017-11-09 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
What Makes the $T_c$ of FeSe/SrTiO$_3$ so High ?
本文综述了单胞FeSe与SrTiO $_3$界面高温超导性研究的一些最新进展。并就$T_c$偏高的原因及如何进一步提高提出了自己的看法。
2015-08-11 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Interfacial mode coupling as the origin of the enhancement of Tc in FeSe films on SrTiO3
在SrTiO 3（STO）衬底上生长的硒化铁（1UC FeSe）的单晶胞薄膜最近显示出在接近液氮的沸点（77 K）的温度下打开的超导能隙，这是铁基超导体的记录。为了理解为什么库珀对在如此高的温度下形成，要解决的主要问题是STO衬底的作用（如果有的话）。在这里，我们报告的高分辨率角分辨光电子能谱（ARPES）的结果，揭示了一个意想不到的和独特的特性的1UC FeSe/STO系统：摇脱频带表明玻色子模式的存在下，最有可能的氧光学声子在STO，耦合到FeSe电子只有很小的动量转移。这种耦合有一个不同寻常的好处，那就是在大多数通道中有助于超导，包括那些由自旋涨落介导的通道。我们的计算表明这种耦合是负责提高超导能隙打开温度在1UC FeSe/STO。这一发现为设计高温超导体提供了一条途径。
2015-05-11 cond-mat.supr-con
Enhanced superconductivity due to forward scattering in FeSe thin films on SrTiO3 substrates
本文利用Migdal-Eliashberg理论研究了二维超导体中在前向散射（$\mathbf{q} = 0$）方向上具有强峰的电子-声子（$e$-$ph$）相互作用的结果。我们发现，强前向散射的结果在一个增强的$T_c$是线性成比例的强度的无量纲的$e$耦合常数$λ_m$在弱耦合限制。这种相互作用也产生不同的副本带中的单粒子光谱功能，类似于最近的角分辨光电发射实验中观察到的SrTiO $_3$和BaTiO $_3$基板上的FeSe单层。通过将我们的模型与光电发射实验进行比较，我们推断出$e$耦合强度可以提供在这些系统中观察到的高$T_c$的显著部分。
2015-08-25 cond-mat.supr-con
Resonant dielectric amplification of superconductivity at the FeSe:SrTiOT$_3$ interface
本文提出共振反屏蔽（RAS）效应能解释SrTiO3上单层FeSe薄膜超导性显著增强，并可能驱动Cooper对进入双极化子超流态，为设计高Tc超导异质结构提供新策略。
2026-10-26 cond-mat.supr-con
Enhancement of the Superconducting Transition Temperature in FeSe Epitaxial Thin Films by Anisotropic Compression
为了研究面内应变对FeSe超导电性的影响，在CaF $_2$衬底上制备了FeSe外延薄膜。薄膜沿a轴方向被压缩，其超导转变温度$T_{\mathrm c}^{\mathrm {zero}}$达到11.4 K，约为块状晶体的1.5倍。与Fe（Se，Te）相比，$T_{\mathrm c}$值对晶格常数之比$c$ / $a$的依赖性较弱。我们的研究结果表明，即使是二元体系FeSe也有改进的空间，这将为铁基超导体的应用开辟一条新的途径。
2013-09-13 cond-mat.supr-con
High quality epitaxial FeSe0.5Te0.5 thin films grown on SrTiO3 substrates by pulsed laser deposition
采用脉冲激光沉积法在SrTiO 3（001）衬底上制备了FeSe 0. 5Te 0. 5超导外延薄膜。采用X射线衍射、反射式高能电子衍射、扫描隧道显微镜和原子力显微镜等实验技术对样品的纯度、生长质量和外延生长进行了研究。沉积过程中的衬底温度被认为是控制样品形态和超导临界温度的主要参数。在最佳条件下得到的薄膜表现出c轴垂直于薄膜表面，a轴和b轴平行于衬底表面的外延生长，没有任何其他取向的证据。此外，这种薄膜在整个测量温度范围内表现出金属行为，临界温度高于17 K，这是高于目标温度。
2009-06-17 cond-mat.supr-con
Dichotomy of Electronic Structure and Superconductivity between Single-Layer and Double-Layer FeSe/SrTiO3 Films
在SrTiO_3衬底上生长的单层FeSe薄膜具有高温超导性，其独特的电子结构和无结超导能隙的观察引起了人们的广泛关注。最初的工作还发现，虽然单层FeSe/SrTiO 3膜表现出明显的超导性，但双层FeSe/SrTiO 3膜显示出绝缘行为。单层和双层FeSe/SrTiO 3薄膜之间的这种显著差异是令人惊讶的，并且潜在的起源仍然不清楚。在这里，我们报告我们的单层和双层FeSe/SrTiO 3薄膜之间的比较研究进行了系统的角度分辨光电子能谱研究在真空中退火的样品。我们发现，与单层FeSe/SrTiO_3薄膜一样，双层FeSe/SrTiO_3薄膜具有绝缘性和磁性，从而证实了FeSe/SrTiO_3薄膜中磁性相的普遍存在。特别地，双层FeSe/SrTiO 3膜显示出与单层膜完全不同的掺杂行为，因为其难以掺杂并且在广泛的退火条件下保持在绝缘状态。这种差异源于双层FeSe/SrTiO 3膜的底部FeSe层中来自FeSe-SrTiO 3界面的掺杂效率大大降低。这些观察结果为理解FeSe/SrTiO 3薄膜的超导电性起源和掺杂机制提供了关键的见解。单层和双层FeSe/SrTiO_3薄膜的性能差异，有利于在同一衬底上，在相同条件下制备超导和绝缘元件，从而实现电子器件的制备。
2014-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Growth of superconducting epitaxial films of sulfur substituted FeSe via pulsed laser deposition
本文报道了用脉冲激光沉积法成功地生长了含$x \leq 0.43$的FeSe $_{1-x}$ S $_x$外延薄膜。随着S含量的增加，超导转变温度$T_{\mathrm s}$系统地降低，并且超导转变温度$T_{\mathrm c}$显示出逐渐降低，即使当$x$超过超导终点（NEP）时，类似于体样品。对于具有大$x$的膜，在$ρ$-$T$曲线中观察到新的扭结异常，这可能是由于磁性转变。FeSe $_{1-x}$ S $_x$薄膜的相图与FeSe $_{1-y}$ Te $_y$薄膜的相图相反，其显示在NEP处$T_{\mathrm c}$快速增加。结果表明，在FeSe体系中，超导电性与超有序度之间的关系并不普遍，这表明在这些材料中，超导电性与超有序度之间的关系并不是主要的.
2018-05-01 cond-mat.supr-con
Temperature evolution of the Fermi surface of the FeSe monolayer on SrTiO$_3$
本研究通过分析FeSe/SrTiO$_3$动态电荷响应的温度演化，发现FeSe单层费米面在宽温区内基本不变，揭示其电子结构特殊性并为理解氧化物表面铁硫族单层超导机制提供依据。
2024-12-06 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Interface superconductivity in FeSe thin films on SrTiO$_3$grown by the PLD technique
在这项研究中，我们制造5-30 nm厚的薄膜FeSe/STO使用脉冲激光沉积（PLD）。生长的薄膜表现出超导性的起始$T_{\mathrm{c}}$，这是远远高于散装FeSe在环境压力下。就迄今为止建立的相同材料的应变与$T_{\mathrm{c}}$关系而言，观察到的$T_{\mathrm{c}}$值异常高。此外，$T_{\mathrm{c}}$随着膜厚度的减小而增加，除了薄于10 nm的膜之外。这种厚度依赖性的$T_{\mathrm{c}}$是在良好的协议与分子束外延（MBE）生长的薄膜，表现出界面超导性的结果。这些结果表明PLD生长的FeSe/STO实现了界面超导电性。此外，我们的PLD技术不需要后退火来实现界面超导性，这与MBE技术不同。由于PLD技术的优点是，可以通过简单地改变目标材料容易地制造各种接口，我们的研究结果开辟了新的路线，研究界面超导性向更高的$T_{\mathrm{c}}$通过系统控制的接口。
2022-06-15 cond-mat.supr-con
Anisotropy of upper critical fields and interface superconductivity in FeSe/SrTiO3 grown by PLD
本研究通过脉冲激光沉积制备不同厚度FeSe/SrTiO₃薄膜，发现其具有大的上临界场各向异性，且垂直相干长度小于FeSe c轴长度、与膜厚无关，证实超导性局限于界面，为界面超导研究提供了实验依据。
2023-06-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Atomic and electronic structures of FeSe monolayer and bilayer thin films on SrTiO$_3$ (001): a first-principles study
采用第一性原理电子结构计算方法，研究了以SrO和TiO $_2$为终端的SrTiO $_3$（001）上FeSe单层和双层薄膜的电子结构.我们发现，无论是单层和双层的FeSe在任何终端表现出类似于一个轻微的杂质半导体和共线反铁磁秩序的Fe离子。在FeSe层和衬底之间没有实质的电荷转移。FeSe通过偶极-偶极相互作用粘附到SrTiO $_3$表面。费米面主要是Fe-3d轨道的贡献。主要由TiO $_2$层中的O-$2p$轨道贡献的价带位于稍低于费米能级的位置，其可以在少量掺杂空穴时变成导电的.
2012-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
First-principles study of magnetic frustration in FeSe epitaxial films on SrTiO$_3$
采用范德华修正的第一性原理计算，研究了电子掺杂和声子振动对SrTiO $_3$上单层和双层FeSe外延膜磁性的影响.对于单层FeSe外延膜，电子掺杂和声子振动的综合作用容易导致共线反铁磁态和棋盘格反铁磁Néel态之间的磁阻挫.对于双层FeSe外延膜，底层电子掺杂比顶层更容易引起磁阻挫。基本的物理是掺杂的电子在FeSe层和衬底之间的界面处积累。这些结果与现有的实验研究是一致的。
2015-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Self-consistent temperature dependence of quasiparticle bands in monolayer FeSe on SrTiO$_3$
采用各向异性、多带和全带宽Eliashberg理论，研究了SrTiO $_3$（STO）衬底上FeSe单层膜的准粒子能带在10 ~ 300 K温度范围内的演化.为了实现这一点，我们扩展了这个理论的自洽耦合的化学势的全套Eliashberg方程。通过这种方式，电子填充可以在任何温度下精确地保持在恒定水平。自洽求解耦合方程组，并专注于界面的电子-声子耦合，我们计算了一个几乎恒定的费米表面相对于温度和预测的非平凡的温度演化的全球化学势。这种演变包括5毫电子伏的总位移时，从10增加到300 K和驼峰状的依赖性，然后在临界温度T $_c$的扭结。我们认为，后者的行为表明，在FeSe/SrTiO $_3$的超导电性接近BCS-BEC交叉制度。通过计算温度相关的角分辨光电子能谱（ARPES），提出了一种通过测量二阶复制带的能量位置来确定界面声子模能量标度的新方法。此外，我们重新审视了经常使用的对称化程序应用到这样的ARPES曲线，并表现出实质性的不对称偏差。最后，我们的结果揭示了重要方面的实验测定的超导能隙的动量各向异性。
2018-09-11 cond-mat.supr-con
Origin of the Electronic Structure in Single-Layer FeSe/SrTiO3 Films
对铁基超导体的电子结构进行精确的理论描述，对于理解铁基超导体的超导机制至关重要。与体相FeSe相比，FeSe/SrTiO 3超导单层膜呈现出独特的电子结构，仅由电子费米口袋组成，这是由于在布里渊区（Brillouin zone，BZ）拐角处形成了新的带隙，以及在BZ中心和拐角之间形成了间接带隙。虽然已经进行了深入的研究，这种独特的电子结构的起源及其与大块FeSe的联系仍然不清楚。在这里，我们报告了系统的温度演化的电子结构在单层FeSe/SrTiO 3薄膜的角分辨光电子能谱的研究。在200 K时，FeSe/SrTiO 3单层薄膜发生了明显的温度诱导电子相变，在此温度以上，FeSe/SrTiO 3单层薄膜的电子结构恢复到体相FeSe的电子结构，新的带隙关闭，间接带隙消失.此外，界面电荷转移效应引起的带移~ 60 meV的第一次被确定。这些观测结果不仅首次直接证明了FeSe/SrTiO_3单层薄膜的电子结构是由体相FeSe通过电子相变和界面电荷转移共同作用形成的，而且为描述FeSe/SrTiO_3单层薄膜的电子结构和理解其超导机理提供了定量的理论模型依据.
2020-12-16 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Atomic-site dependent pairing gap in monolayer FeSe/SrTiO$_3$(001)- ($\sqrt{13} \times \sqrt{13}$)
该研究利用低温原子分辨 STM/STS 揭示 SrTiO$_3$ 衬底上单层 FeSe 的原子位点、电子结构与配对能隙调制，为界面诱导高温超导机制和原子尺度界面工程提供约束。
2024-02-29 cond-mat.supr-con
Ab initio Study of Cross-Interface Electron-Phonon Couplings in FeSe Thin Films on SrTiO$_3$ and BaTiO$_3$
用从头算方法研究了SrTiO $_3$、BaTiO $_3$和氧空位SrTiO $_3$衬底上单层和双层FeSe薄膜界面附近的电子-声子耦合强度。计算的总电子-声子耦合强度$λ=0.2\text{--}0.3$不能解释通过传统声子介导的配对机制在这些系统中观察到的高$T_c\sim 70$ K。然而，在所有这些系统中，我们发现，一个极性氧分支的耦合常数峰值在$\mathbf{q}=0$与其他地方可以忽略不计的耦合，而这种模式的能量与最近测得的角度分辨光电子能谱实验的副本带的偏移能量相一致。但是，从我们目前的计算中，这种模式的积分耦合强度仍然太小，无法产生观察到的高$T_c$，即使通过前向散射提供的更有效的配对机制。当考虑铁层中的棋盘形反铁磁结构时，我们得到了相同的定性结论。鉴于实验观察的副本带功能和相对较高的$T_c$的FeSe单层极性基板上，我们的研究结果指向一个合作的作用，为电子-声子相互作用，其中的跨界面相互作用与纯电子相互作用。我们还讨论了几种情况下，这里得到的耦合强度可能会增强。
2016-05-03 cond-mat.supr-con
Stoichiometry and defect superstructures in epitaxial FeSe films on SrTiO3
利用低温扫描隧道显微镜研究了不同退火条件下SrTiO 3（001）衬底上外延FeSe薄膜的化学计量比和缺陷。低温退火与过量供应的Se导致Fe空位和超结构的形成，伴随着在FeSe膜的超导（金属）到绝缘体的转变。而高温退火则可以消除Fe空位和超结构，从而恢复单层FeSe薄膜的高温超导相。我们还观察到多层FeSe在低温退火过程中，这是揭示与铁空位的形成和吸附原子迁移。我们的研究结果文件非常特殊的作用，薄膜化学计量，并帮助解开几个争议的单层FeSe薄膜的性能。
2020-07-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
First-principles study of FeSe epitaxial films on SrTiO3
SrTiO_3衬底上FeSe薄膜高温超导性的发现引起了人们极大的实验和理论兴趣。第一性原理密度泛函理论计算在铁基块体超导体的研究中发挥了重要作用，也参与了界面超导性的研究。在这篇文章中，我们回顾了FeSe外延薄膜的电子和磁性结构的计算结果，强调不同的自由度，如电荷，自旋和晶格振动之间的相互作用。此外，FeSe的单层和双层薄膜的SrTiO 3之间的比较进行了讨论。
2015-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topological superconducting states in monolayer FeSe/SrTiO$_{3}$
在单晶SrTiO $_{3}$衬底上生长的单层FeSe（FeSe/STO）具有显著的高温超导性，其转变温度$T_{c}$超过65 K。本文通过对FeSe独特电子结构的分析和对对称性的系统分类，发现在单层FeSe中，具有奇宇称的$s$ -和$p$ -波对都能产生拓扑超导态，而$s$波拓扑超导态的奇异性质与其独特的非对称晶格结构密切相关，动量锁定我们的结果表明，单层FeSe可以在拓扑非平凡的$s$波超导态，如果相关的有效配对相互作用是占主导地位的比较，与其他候选人。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Incommensurate smectic phase in close proximity to the high-Tc superconductor FeSe/SrTiO3
在SrTiO 3上生长的单层FeSe中，超导电性显著增强，但多层膜中的向列性强度大。然而，单层中的高转变温度超导性和多层FeSe膜中的相关向列性之间的联系还没有很好地理解。在这里，我们使用低温扫描隧道显微镜来研究少层FeSe薄膜生长的分子束外延。我们观察到一个不相称的长程近晶相，这只出现在双层FeSe薄膜。近晶有序仍然局部存在，并随着膜厚的增加逐渐消失，而它突然消失在单层FeSe，表明一个突然的近晶相变。表面碱金属掺杂可以抑制双层FeSe中的近晶相并诱导高Tc超导。我们的观察提供的证据表明，单层FeSe是在近晶相附近，其超导电性很可能是由这种电子不稳定性以及增强。
2021-04-14 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Suppression of superconductivity in FeSe films under tensile strain
研究了张应变对FeSe薄膜超导电性的影响。通过使用脉冲激光沉积技术在MgO、SrTiO $_3$和LaAlO $_3$衬底上生长50 nm、100 nm和200 nm的FeSe膜。X射线衍射分析表明，在我们所有的FeSe薄膜中，四方晶相占主导地位。MgO和SrTiO $_3$上的50 nm FeSe薄膜处于拉伸应变下，而LaAlO $_3$上的50 nm FeSe薄膜和其它厚FeSe薄膜处于未应变下。在T $_{onset}$ $\approx$ 8 K的无应变FeSe薄膜中观察到超导转变，这接近于体值。然而，没有迹象表明超导性已被观察到在FeSe薄膜拉伸应变下下降到5 K。有证据表明，张应变抑制FeSe薄膜的超导电性。
2009-06-02 cond-mat.supr-con
Dynamic interfacial polaron enhanced superconductivity of FeSe/SrTiO3
在SrTiO_3衬底上制备的FeSe单层薄膜的超导电性显著增强，引起了人们的广泛研究兴趣。目前，关于相应的电子-玻色子相互作用的结论性实验数据仍然缺失。在这里，我们使用非弹性电子散射光谱和角分辨光电子能谱表明，在这些系统中的电子是由强烈的极化晶格畸变的SrTiO 3，和不可缺少的非绝热性质的这种耦合导致形成的动态界面极化子穿着。此外，极化子的集体运动的结果在极化等离子体激元模式，这是明确相关的FeSe薄膜的存在下的SrTiO 3的表面声子。微观模型表明，界面极化子-极化子相互作用导致的超导电性增强。
2018-12-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High $T_c$ superconductivity at the FeSe/SrTiO$_3$ Interface
在最近的实验中，我们用扫描隧道谱和角分辨光电子能谱观察到了在SrTiO $_3$衬底上的单晶胞厚FeSe薄膜的超导能隙。在常压下，超导能隙的值远大于体相FeSe的超导能隙。本文研究了铁电声子屏蔽效应对库珀配对的影响。我们认为它可以显著提高库珀配对的能量标度，甚至改变配对的对称性。我们的结果也提出了一些问题，声子是否可以完全忽略大块铁基超导体。
2012-04-01 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
What makes the Tc of monolayer FeSe on SrTiO3 so high: a sign-problem-free quantum Monte Carlo study
在SrTiO_3（STO）衬底上生长的FeSe单层薄膜的超导能隙打开温度（Tc）比体相FeSe高出近一个数量级，是所有已知的铁基超导体中最高的。角分辨光电子能谱（ARPES）观察到的“复制带”，这表明FeSe电子和STO声子之间的相互作用的重要性。这些事实使铁基超导体，特别是铁硫族化物超导体中Tc增强机制的探索重新焕发活力。在这里，我们进行了第一个数字精确的符号问题的量子蒙特卡罗模拟的铁基超导体。我们（i）研究了重电子掺杂FeSe薄膜的电子配对机制，（ii）研究了FeSe和STO之间的电子-声子相互作用以及电子涨落对Tc的影响。有了这些结果，我们回到这个问题“是什么使单层FeSe的钛酸锶的Tc这么高？“在结论和讨论中。
2016-06-18 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ubiquitous stripe phase and enhanced electron pairing in interfacial high-Tc superconductor FeSe/BaTiO$_3$
在SrTiO $_3$上生长的单层FeSe为高温超导提供了一个新的平台。最近的研究表明，条纹不稳定性的重要性，在FeSe/SrTiO 3的超导电性增强。然而，它仍然是在辩论中，这样的条纹相是否是无处不在的界面超导性绑定。本文报道了在BaTiO $_3$（001）衬底上分子束外延生长FeSe薄膜的低温扫描隧道显微镜研究。我们发现在FeSe/BaTiO $_3$中条纹相更为突出。长程条纹存在于双层和三层FeSe膜在4 K，甚至持续到77 K的双层FeSe的情况下，与碱金属沉积后的超导间隙扩大。结果表明，界面超导电性与条纹相有密切的关系。
2022-07-06 cond-mat.supr-con
Electron phonon coupling versus photoelectron energy loss at the origin of replica bands in photoemission of FeSe on SrTiO$_3$
最近，利用角分辨光电子能谱（ARPES）对单层FeSe/SrTiO $_3$中的复制带的观测引发了关于FeSe电子与衬底声子耦合对超导转变温度的潜在影响的激烈讨论。在这里，我们提供了强有力的证据表明，在单层FeSe/SrTiO $_3$系统和其他几种情况下观察到的复制带主要是由于逃逸的光电子的能量损失过程，导致从众所周知的外部传播电子的强烈耦合到Fuchs-Kliewer（F-K）的表面声子在离子材料一般。利用半经典介电理论计算了单层FeSe/SrTiO $_3$上的光电子能量损失谱。我们的结果表明，所观察到的复制带主要是由于非本征光电子能量损失，而不是由于电子声子相互作用的Fe d电子与衬底声子。在这些单层的超导转变温度的强烈增强仍然是一个悬而未决的问题。
2018-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High temperature superconducting FeSe films on SrTiO3 substrates
二维极限下的界面增强超导电性已成为凝聚态物理中最有趣的研究方向之一。在这里，我们报告的超薄FeSe薄膜的超导性能与一个单位电池（1-UC）的厚度生长在导电和绝缘SrTiO 3（STO）衬底。对于导电STO衬底上的1-UC FeSe（Nb-STO），磁化强度与温度（M-T）的测量显示在85 K下的抗磁信号，表明在此高温下出现超导性的可能性。对于绝缘STO衬底上的FeSe薄膜，进行了系统的输运测量，FeSe薄膜的方块电阻表现出Arrhenius TAFF行为，从单涡旋钉扎区到集体蠕变区的交叉。更有趣的是，霍尔电阻随温度的符号反转，观察到，表明在1-UC FeSe膜的Tc以上的电子传导从空穴传导的交叉。
2014-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Enhanced superconductivity in FeSe/SrTiO$_3$ from the combination of forward scattering phonons and spin fluctuations
采用具有长程{ \eph }相互作用的唯象双带哈伯德模型，研究了自旋涨落和前向散射电子-声子（{ \eph }）耦合对FeSe/SrTiO $_3$系统超导电性的影响.我们对待电子和声子的自由度在平等的基础上使用\emph{fully}自洽FLEX加Migdal-Eliashberg计算，其中包括自洽的自旋波动谱的测定。基于FeSe单分子膜，我们专注于其中一个频带位于费米能级以下（即初期）的情况下，并证明了组合的相互作用可以增强或抑制$T_c$，这取决于它们的相对强度。对于一个合适的参数选择，自旋波动机制产生一个$T_c \approx 46.8$ K初始$s_\pm$超导体，与表面掺杂的FeSe薄膜一致。前向聚焦的{ \eph }相互作用进一步增强了$T_c$，如在SrTiO $_3$上的单层FeSe中所观察到的。
2021-01-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Lattice Dynamics of Ultrathin FeSe Films on SrTiO3
电荷转移和电子-声子耦合（EPC）被认为是氧化物表面单晶胞FeSe薄膜超导电性增强的两个重要因素。利用高分辨电子能量损失谱结合第一性原理计算，我们探索了生长在SrTiO 3上的FeSe薄膜的晶格动力学。我们发现，尽管从基板上的电子结构和系统的超导电性的显着影响，FeSe的声子在薄膜中不受影响。与Fe和Se衍生的振动模式的能量色散和线宽是厚度和温度无关的。理论计算表明FeSe中的反铁磁关联对再现实验声子色散的重要作用。重要的是，由于FeSe膜的生长引起的唯一可检测的变化是与SrTiO $_3$（001）衬底的晶格振动相关的Fuchs-Kliewer（F-K）声子的加宽。如果说EPC对FeSe薄膜超导电性的增强起了作用，那么它应该是FeSe薄膜中的电子与衬底中的F-K声子之间的界面耦合，而不是FeSe的声子。
2018-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Thickness-Dependent Coherent Phonon Frequency in Ultrathin FeSe/SrTiO$_{3}$ Films
在SrTiO $_{3}$衬底上生长的超薄FeSe薄膜对理解铁基材料的非常规超导性具有重要意义，是原子材料工程领域的一个新的里程碑。利用飞秒时间和角度分辨光电子能谱学研究了分子束外延生长的FeSe/SrTiO $_{3}$薄膜中的声子频率。光激发后，我们观察到的光电子光谱的周期性调制的泵浦-探测延迟的函数为1个晶胞，3个晶胞，和60个晶胞厚的FeSe膜。随着薄膜厚度的增加，相干强度振荡的频率从5.00（2）THz增加到5.25（2）THz。通过与前人工作的比较，我们将这种模式归因于Se A $_\textrm{1g}$声子. 1个晶胞厚的FeSe薄膜中声子软化的主要机制是衬底诱导的晶格应变。我们的结果表明，由于晶格失配之间的薄膜和衬底的声子重整化突变。
2015-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Imaging Se diffusion across the FeSe/SrTiO$_3$ interface
单层FeSe的SrTiO $_3$超导报道$T_\mathrm{c}$高达100 K，但戏剧性的界面$T_\mathrm{c}$增强仍然知之甚少。SrTiO $_3$中的氧空位可以增强界面电子掺杂、电子-声子耦合和超导能隙，但其具体机制尚不清楚。在这里，我们应用扫描透射电子显微镜（STEM）和电子能量损失谱（EELS）的FeSe/SrTiO $_3$图像的扩散到SrTiO $_3$的几个单位电池的一个意想不到的深度，与同时观察到的深度分布的氧空位。我们的密度泛函理论（DFT）计算支持的关键作用，促进热驱动的硒扩散的氧空位。与FeSe单层或FeSe/SrTiO $_3$界面中通常在生长后退火期间被去除的过量Se相反，在实现超导性所必需的延长的生长后退火之后，扩散的Se保留在SrTiO $_3$块体的顶部几个晶胞中。因此，意想不到的硒在SrTiO $_3$可能有助于界面电子掺杂和电子-声子耦合，提高$T_\mathrm{c}$，这表明另一个重要的作用，作为硒扩散的促进剂的氧空位。
2022-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Bounds on Nanoscale Nematicity in Single-Layer FeSe/SrTiO$_3$
利用扫描隧道显微镜（STM）和准粒子干涉（QPI）成像技术研究了单层FeSe/SrTiO $_3$的低能轨道织构。我们开发了一个$T$矩阵模型的多轨道QPI解开散射强度从Fe $3d_{xz}$和$3d_{yz}$带，使STM作为纳米级的向列性检测工具。通过对单层FeSe/SrTiO $_3$膜的多个空间区域进行采样，我们定量地排除了具有大于$δr^2$ = 20 nm $\times$ 20 nm、大于$δk$ = 0.014 $π$的$xz/yz$费米波矢差和大于$δE$ = 3.5 meV的能量分裂的静态$xz/yz$轨道有序。缺乏可检测的顺序钉扎周围的缺陷的波动向列性模型的定性限制。
2016-03-18 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electronically driven nematicity in FeSe Films on SrTiO3
向列性在铁基超导体中的有趣作用，定义为低于特征温度的旋转对称性破缺，是当代研究的热点。向列性与结构转变密切相关，然而，考虑到观察到的大各向异性的积累证据，晶格自由度对其形成负责是非常值得怀疑的。在这里，我们结合分子束外延，角分辨光电子能谱和扫描隧道显微镜一起研究在SrTiO 3上的多层FeSe薄膜的向列性。我们的结果表明，在原子尺度上，动量空间中的电子各向异性和实空间中的驻波之间存在直接联系。dxz/dyz带的轨道简并度的提升在带角附近产生了一对狄拉克锥结构，这导致了能量无关的单向干涉条纹，在实空间中观察到的驻波是由C2畴壁和Se缺陷散射电子引起的。另一方面，C2畴壁的形成出乎意料地显示出与晶格应变图案无关，这是由膜和衬底之间的晶格失配引起的。我们的研究结果建立了一个干净的情况下，向列性是由电子驱动，而不是晶格自由度FeSe薄膜。
2017-04-29 cond-mat.supr-con
