FeSe/SrTiO3薄膜及Ca-112铁基超导体的角分辨光电子能谱研究

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高温超导体自发现以来一直是凝聚态物理中被广泛关注的课题,铁基超导体作为其中的一个重要家族更是被重点研究。我们利用ARPES对最新发现的FeSe/SrTiO3薄膜和Ca-112铁基超导体的电子结构进行了研究,本文主要包括以下内容:  1.介绍了超导体以及高温超导体的发现及发展,高温超导体的晶体结构、相图以及电子结构,着重介绍了与本文密切相关的铁基超导家族中“11”体系的相图及电子结构。  2.介绍了角分辨光电子能谱仪的理论模型、工作原理、系统组成。并详细介绍了本人在博士阶段参与搭建的飞行时间角分辨光电子能谱仪和自旋分辨角分辨光电子能谱仪,参与维护的真空深紫外激光角分辨光电子能谱仪、能量连续可调激光系统,以及参与设计的极低温大动量深紫外激光角分辨光电子能谱仪。  3.我们在之前FeSe薄膜工作的基础上,研究了单层FeSe/SrTiO3薄膜电子结构随退火的变化,发现在退火过程中FeSe/SrTiO3薄膜存在两个相,N相和S相,N相很可能与磁有序有关,而在S相中我们通过退火调节载流子浓度,进而调节单层FeSe/SrTiO3薄膜的Tc,成功地将Tc提高到了创纪录的65 K。另外,我们还在S相中发现了绝缘体-超导体转变,这是第一次在铁基超导体中发现这一现象。同样,我们也研究了双层FeSe/SrTiO3薄膜电子结构随退火的变化,我们发现在退火过程中双层FeSe/SrTiO3薄膜也遵循与单层FeSe/SrTiO3薄膜一样的变化趋势,并且可以进入S相。我们通过对比单层FeSe/SrTiO3薄膜和双层FeSe/SrTiO3薄膜的不同,发现FeSe/SrTiO3薄膜中电子载流子的来源很可能来自于SrTiO3衬底,并且可能与磁有序有关的转变温度随着薄膜层数的增加而降低。  4.Ca-112铁基超导体是最新发现的铁基超导体,其具有与其它铁基超导体不一样的晶体结构,除了具有FeAs层,还具有“之”字形As原子链结构。我们根据报道生长出了Ca1-xLaxFeAs2(x=0.1)的单晶样品,并对其进行了ARPES测量,我们发现其电子结构在Γ点具有空穴型的费米面,对应三条空穴型的能带,在M点具有电子型的费米面,对应电子型的能带。
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