第一作者：Dapeng Zhao, Wenqiang Cui, Yaowu Liu

通讯作者：薛其坤、王立莉、王以林

通讯单位：北京量子信息科学研究院、清华大学、山东大学

论文速览

铁硒（FeSe）薄膜，尤其是单层薄膜，因其在非常规超导性研究中的独特地位而备受关注，尤其是在探索高温超导机制和二维电子系统的物理性质方面。本研究聚焦于生长在SrTiO3基底上的单原子层FeSe薄膜，因其具有显著增大的配对能隙而备受关注，特别是在超导性方面。

为了探究其新奇的物理性质，研究团队通过原位微尺度电输运和扫描隧道显微镜（STM）测量，观察到在域内和边界上共存的两个超导相，分别以不同的超导能隙（Δ1~15 meV对比Δ2~10 meV）和配对温度（Tp1~52.0 K对比Tp2~37.3 K）为特征，并表现出两步非线性V ∼ Iα行为，同时伴随着在TBKT~28.7 K发生的Berezinskii–Kosterlitz–Thouless（BKT）相变。

研究结果表明，FeSe/SrTiO3中超导转变的展宽与由于两个能隙特征和二维超导相位涨落引起的本征电子非均匀性有关。

图文导读

图1：展示了1 UC FeSe/SrTiO3(001)的STM表征。

图2：展示了1 UC FeSe/SrTiO3的原位微米级电输运测量。

图3：展示了FeSe/SrTiO3中的BKT转变。

图4：展示了FeSe/SrTiO3的厚度变化和电子非均匀性。

总结展望

本研究的亮点在于揭示了单层FeSe薄膜在SrTiO3基底上的超导性质，特别是观察到的两个共存的超导相，它们具有不同的超导能隙（Δ1~15 meV和Δ2~10 meV）和配对温度（Tp1~52.0 K和Tp2~37.3 K）。

通过原位微尺度电输运测量和STM/STS技术，研究者们能够精确地探测到这些薄膜的电子结构和超导性质，这对于理解高温超导体的物理机制至关重要。此外，研究中发现的两步非线性V ∼ Iα行为和在TBKT~28.7 K处的BKT转变，为研究二维超导体中的相位涨落和电子非均匀性提供了新的视角。

这些发现不仅丰富了我们对单层FeSe薄膜超导性质的认识，也为设计和优化新型超导材料提供了重要的实验数据和理论基础。

文献信息

标题：Electronic inhomogeneity and phase fluctuation in one-unit-cell FeSe films

期刊：Nature Communications