通过金属δ掺杂增强SrTiO₃上单层FeSe薄膜的超导性

界面工程已被证明可以有效地发现新的量子态，例如拓扑态、超导性、电荷密度波、磁性等，这些都需要原子尺度的异质结构制造。SrTiO3基底上的单层FeSe因其卓越的界面增强超导性而引起了人们的强烈兴趣。

先前的实验研究揭示了从以氧空位作为本征供体的TiO2-δ电荷储存层到FeSe单层的显着界面电子转移。此外，单层FeSe表现出比其他电子掺杂FeSe更大的能隙量级(即15-20meV与12meV)，这归因于电子声子耦合与TiO的特定纵向光学声子模式的协同贡献2-δ表面。

由于迄今为止所达到的零电阻温度明显低于能隙打开温度(65-83K)，因此人们声称存在非相干库珀配对和赝能隙。先前的扫描隧道显微镜/光谱学表征揭示了单层FeSe薄膜中的致密域，超导间隙在域边界周围受到抑制，甚至在纳米级域中消失。

这些磁畴源自块状SrTiO3中的低温(105K)反铁畸变相变。先前改善单层FeSe均匀性的努力通常是以削弱界面耦合为代价的，反之亦然。

清华大学的薛其坤和王丽丽以及陕西师范大学的潘明虎报道了通过金属δ掺杂(Au和Al原子)在SrTiO3(001)上单层FeSe薄膜增强了界面耦合并改善了空间均匀性，因此，增强了超导性。

氧亲和力高于Ti的Al和Eu原子从TiO2-δ表面清除氧，从而增加了表面氧空位的密度，但阻止了它们的聚集，正如功函数降低和电子变化减少所揭示的那样。这种δ掺杂的SrTiO3(001)上的单层FeSe薄膜表现出域强度降低和超导间隙普遍扩大，表明库珀配对得到加强，电子均匀性得到改善。

因此，与温度相关的电阻率测量揭示了53K的起始转变温度和27K的零电阻温度。这项工作发表在《国家科学评论》上，标题为“SrTiO3(001)上的单层FeSe薄膜中的显着增强的超导性”通过金属δ掺杂。”陕西师范大学焦晓彤博士、清华大学董文峰博士、石明霞博士和王恒博士对这项工作做出了同等贡献。