微纳研究与制造中心用户陈仙辉教授课题组
在铁硒薄层样品中发现电场诱导的高温超导电性
微纳研究与制造中心用户，中国科大合肥微尺度物质科学国家实验室和中国科学院强耦合量子材料物理实验室陈仙辉教授研究组近日在铁基超导研究领域取得重要进展。该研究首次在没有界面或外压的条件下在FeSe中实现了高达48K的超导转变温度，并确认了简单的电子掺杂就能够在FeSe中诱导出高温超导电性。相关研究成果发表在权威物理学杂志《物理评论快报》上[Phys. Rev. Lett，116，077002（2016）]。
（a） 铁硒薄层样品电双层三极管器件原理图，（b）利用门电压调控铁硒薄层样品的载流子浓度，其超导转变温度可以从6K增加到48K。
重电子掺杂的FeSe衍生类材料是当前铁基超导领域的研究热点，而STO衬底上生长的单层FeSe因其接近液氮温区的高超导转变温度更是引起了科学家的广泛兴趣，大量的研究工作都围绕着其高超导转变温度的机理展开。块体FeSe的超导转变温度低于10K，STO衬底上生长的单层FeSe超导转变温度接近液氮温区，ARPES实验结果表明电子掺杂和来自界面的电声相互作用对提高单层FeSe的超导转变温度至关重要。为了全面理解电子掺杂对FeSe薄膜样品超导电性的影响，该课题组利用liquid-gating技术来调节FeSe薄层样品的电子浓度，通过胶带解理的方式获得FeSe薄层样品，其和SiO2衬底之间的相互作用很弱，可以忽略，便于仅考虑电子浓度的改变对超导转变温度的影响。通过电子掺杂，成功获得了48K的高超导转变温度，证实了在没有界面效应的条件下，简单的电子掺杂可以将FeSe的超导转变温度从8K提高到48K。
Liquid-gating技术可以有效调节样品的载流子浓度，是一种非常干净的调节过程，对样品的晶体结构没有任何的改变。本实验中，因为样品易损坏的缘故，电子掺杂的过程并没有达到上限，电子浓度还有进一步提高的可能，找到一种更有效掺杂电子的方式将会进一步提高FeSe薄层样品的超导转变温度。
通过微纳加工手段制备的双电层三极管器件提供了系统研究ReSe材料的电学属性特性有效载体，该研究得到了我中心的仪器支持和技术支撑。