超導(dǎo)體是一種極具應(yīng)用價值的材料,在醫(yī)學(xué)、工業(yè)等方面被廣泛應(yīng)用,同時在能源、電力等領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景。對于超導(dǎo)材料的研究主要關(guān)注于探索超導(dǎo)產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)而尋找提高超導(dǎo)體臨界溫度的方法。其中,高溫超導(dǎo)材料是實現(xiàn)這一研究目的最好的平臺。銅基超導(dǎo)材料普遍具有較高的超導(dǎo)溫度,但其內(nèi)部機(jī)理至今仍沒有得到較好的解釋。近些年發(fā)現(xiàn)的鐵基超導(dǎo)材料與銅基超導(dǎo)材料在結(jié)構(gòu)上存在一些相似之處,很可能為高溫超導(dǎo)研究帶來一些新的啟發(fā)。其中FeTe作為一種結(jié)構(gòu)最為簡單的二元化合物,易于研究,引起了科研人員的廣泛關(guān)注。近些年來,人們發(fā)現(xiàn)Bi₂Te₃/FeTe異質(zhì)結(jié)具有超導(dǎo)性質(zhì),拉開了通過界面調(diào)控研究FeTe超導(dǎo)機(jī)制的序幕。同時,構(gòu)成這一異質(zhì)結(jié)的另一種材料,Bi₂Te₃,擁有制備拓?fù)涑瑢?dǎo)（可用于拓?fù)淞孔颖忍氐闹苽洌┧枰碾娮颖砻鎽B(tài)。因此,這一超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)中蘊含著豐富的物理意義,無論是針對鐵基超導(dǎo)還是拓?fù)涑瑢?dǎo)的研究,這一結(jié)構(gòu)都可以提供獨一無二的絕佳平臺。本論文中,我們利用分子束外延方法,在SrTiO₃襯底上外延生... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

FeTe樣品結(jié)構(gòu)，橘黃色原子為Fe原子，淺黃色為Te原子

在拓?fù)浣^緣體和鐵-硫族化合物的界面上實現(xiàn)超導(dǎo)電性，對于探索鐵基超導(dǎo)和 Majorana 費米子都是很有價值的。2014 年王干等人首次提出，在Bi2Te3/FeTe 異質(zhì)結(jié)中界面的形成會誘使 FeTe 產(chǎn)生超導(dǎo)[22]。隨后 He Qinglin 等人發(fā)表了對這一結(jié)構(gòu)的輸運性質(zhì)研究[23]。他們利用分子束外延（MBE）方法得到了這一結(jié)構(gòu)。首先在 GaAs 襯底上生長了大約 50nm 厚的 ZnSe 緩沖層，隨后在這一緩沖層上又生長了約 140nm 厚的 FeTe，最后在 FeTe 上沉積不同厚度的Bi2Te3。他們基于這樣一個體系進(jìn)行了大量輸運性質(zhì)的研究，研究發(fā)現(xiàn)這一異質(zhì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了超導(dǎo)性質(zhì)。這一實驗為我們探索 FeTe 超導(dǎo)機(jī)理提供了一些啟發(fā)從理論上或?qū)嶒炆辖沂井愘|(zhì)結(jié)界面二維超導(dǎo)電性的起源一直是這一體系中非常重要的一點，但確實一個巨大的挑戰(zhàn)。通過實驗，他們發(fā)現(xiàn)可以將 Bi2Te3厚度與體系的臨界溫度聯(lián)系在一起。圖 1-3 為他們發(fā)表的結(jié)果，橫軸為 Bi2Te3厚度，縱軸為對應(yīng)結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)臨界溫度。樣品的臨界溫度會隨著 Bi2Te3的厚度增加而不斷增長，并在大約 5 個分子層后達(dá)到飽和，飽和臨界溫度約為 12K。這種依賴性似乎表明，F(xiàn)eTe 的化學(xué)摻雜，尤其是鉍元素的存在，可能是引起所觀察到的超導(dǎo)電性的原因。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文部 Bi2Te3層的生長是通過范德華力外延進(jìn)行的，層間不會產(chǎn)們對 FeTe 和 Bi2Te3的晶格參數(shù)的測定結(jié)果也證實了這一點。種關(guān)聯(lián)可能與 Bi2Te3的表面態(tài)有關(guān)。由于五個 QLs 剛好也是撲表面態(tài)的長度，在這一尺度上，表面態(tài)趨于飽和。由于這種，n 型的 Bi2Te3在表面態(tài)存在的情況下可能會使 FeTe 中的電種提高在五個 QLs 時達(dá)到飽和。由于這一超導(dǎo)很可能產(chǎn)生于即一種二維超導(dǎo)異質(zhì)結(jié)，因此這一結(jié)果是繼單層 FeSe 薄膜超導(dǎo)，具有極高的研究價值。而且與 FeSe 結(jié)果不同，這一結(jié)構(gòu)而不是僅靠自身的降維，很可能蘊含更多更豐富的物理含義體與鐵硫族超導(dǎo)體的結(jié)合也很可能有助于對 Majorana 費米子文繼續(xù)深入研究這一結(jié)構(gòu)的原因。


本文編號：3330790