FeSe薄膜的生長和原位電輸運(yùn)性質(zhì)研究.pdf

1、FeSe是目前已知結(jié)構(gòu)最簡單的鐵基超導(dǎo)體，在STO（001）襯底上生長的單層FeSe薄膜的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)109K，然而常態(tài)下FeSe體材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度僅為8K，這種巨大的差異使人們的興趣點(diǎn)自然聚焦到了探索FeSe物理屬性隨層厚增加的變化上。
　　本論文主要研究了多層FeSe薄膜在STO襯底上的分子束外延生長及其原位電輸運(yùn)性質(zhì)。發(fā)現(xiàn)FeSe生長過程中RHEED衍射條紋強(qiáng)度演化的峰型振蕩特征符合臺(tái)階密度模型的描述，此特征不受高能電

2、子掠射角影響從而可以用來標(biāo)定生長指定層數(shù)的FeSe薄膜樣品。摸索出了生長兩層至多層FeSe薄膜的生長條件，通過STM表面形貌學(xué)研究，確定了所生長樣品皆為大面積連續(xù)且覆蓋均勻的高質(zhì)量樣品。在超低溫度超高真空環(huán)境下用STM及原位四探針STM研究了80層FeSe薄膜的原子尺度形態(tài)及電輸運(yùn)特性，發(fā)現(xiàn)其在低于60 K的溫度區(qū)間內(nèi)為半導(dǎo)體且直到4K也沒有超導(dǎo)跡象，在高于60K時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?。?dāng)經(jīng)過適當(dāng)退火處理后，薄膜變?yōu)槌瑢?dǎo)體，其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度可達(dá)14

3、K對比FeSe體材料有約70％的提升。經(jīng)RHEED及XRD的測量，發(fā)現(xiàn)經(jīng)退火處理后的80層FeSe薄膜的面內(nèi)晶格縮小到了3.67埃而面外則擴(kuò)大到了5.60埃，且結(jié)合本實(shí)驗(yàn)及其它文獻(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)FeSe薄膜超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度隨面內(nèi)外晶格常數(shù)的變化為線性關(guān)系，從而發(fā)現(xiàn)了原位退火處理可通過調(diào)整晶格使80層厚FeSe轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體，也展現(xiàn)了原位四探針STM技術(shù)的可靠性。這些工作為更好地認(rèn)識(shí)鐵基超導(dǎo)體，了解高溫超導(dǎo)機(jī)制有重要意義并為研究晶格變化在提高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變