清華大學(xué)在鐵基超導(dǎo)體研究中取得重要進(jìn)展

近期，清華大學(xué)物理系薛其坤院士和陳曦教授的研究團(tuán)隊(duì)在鐵基超導(dǎo)體研究中又取得重要進(jìn)展，該研 究成果以Phase separation and magnetic order in K-doped iron selenide superconductor（《摻鉀三元鐵硒超導(dǎo)體的相分離和磁有序》）為題在線發(fā)表在《自然—物理學(xué)》（Nature Physics）上，文章第一作者為物理系薛其坤院士指導(dǎo)的2005級(jí)博士生李渭。 SC]6F
*  
]u~Os<  

圖片:09574801192215192.jpg

x}_rnf_  
圖為KxFe(2-y)Se薄膜的STM圖像 >2nF"?"=  
<Ak:8&$O  
他們于今年6月在《科學(xué)》 發(fā)表了有關(guān)該方面的研究論文的基礎(chǔ)上，此次在國(guó)際上率先開展了涉及3個(gè)不同族元素的鐵基超導(dǎo)薄膜的分子束外延生長(zhǎng)，制備出了高質(zhì)量的 KxFe2-ySe2薄膜，這是鐵基超導(dǎo)薄膜材料方面的一個(gè)重要突破。利用這種高質(zhì)量的薄膜，他們澄清了目前KxFe2-ySe2超導(dǎo)體中存在的幾個(gè)關(guān)鍵 科學(xué)問(wèn)題。 f<^ScFVR  
kGruo5A  

圖片:09574811129836668.jpg

IC\E,m  
圖為超導(dǎo)相KFe2Se2的STM原子分辨圖像 +J%
6bn)U  
o}d2N/T  
KxFe2- ySe2是2010年末發(fā)現(xiàn)的一類新型鐵基超導(dǎo)體。一系列實(shí)驗(yàn)研究表明這種超導(dǎo)體具有以下特征：超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度超過(guò)30K、存在絕緣相、由鐵空位導(dǎo)致的 √5×√5長(zhǎng)程磁有序相以及2×2超結(jié)構(gòu)等。多相的存在使得其超導(dǎo)機(jī)理的研究變得非常困難，澄清這些相之間的關(guān)系是理解其超導(dǎo)機(jī)理的關(guān)鍵。該研究團(tuán)隊(duì)解決 了由三個(gè)不同族元素組成的化合物的分子束外延生長(zhǎng)的難題，得到了高質(zhì)量的KxFe2-ySe薄膜，這是薄膜材料制備方面的一個(gè)重要突破。在此基礎(chǔ)上，他們 利用高能量分辨極低溫強(qiáng)磁場(chǎng)掃描隧道顯微技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。他們首次在實(shí)驗(yàn)上確定無(wú)疑地證明了該體系存在相分離現(xiàn)象：具有嚴(yán)格化學(xué)配比的 KFe2Se2為超導(dǎo)相，而由鐵空位誘導(dǎo)的√5 × √5-K2Fe4Se5為反鐵磁絕緣相。此外，他們還發(fā)展出一套探測(cè)超導(dǎo)體自旋結(jié)構(gòu)的方法，證明該材料在超導(dǎo)區(qū)域也存在長(zhǎng)程反鐵磁序，這種磁有序會(huì)導(dǎo)致 2×2超結(jié)構(gòu)。該工作澄清了KxFe2-ySe2研究中存在的一系列困惑，并為非常規(guī)超導(dǎo)體的研究帶來(lái)新的方法和思路。這項(xiàng)研究是和中科院物理所馬旭村研 究員的研究組以及美國(guó)普渡大學(xué)胡 江平教授合作完成的，項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和科技部國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃的資助。