[論文レビュー] Reversible tuning of magnetic order and intrinsic superconductivity in strained FeTe thin films via stoichiometry control

Hao Xu, Jing Jiang+12 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2026

Iron-based superconductors research被引用数 0

ひとこと要約

著者らはSrTiO3上に成長させた裸FeTe薄膜における精密なFe化学量論により長距離磁性を抑制し、 intrinsic superconductivity（約10 K）を誘導・可逆化できることを示している。

ABSTRACT

FeTe is a prototypical parent compound of iron-based superconductors. While bulk FeTe is non-superconducting with a long-range bicollinear antiferromagnetic order, superconductivity has been achieved in thin films. However, the approaches usually involve complex oxygen incorporation or interfacial effects, the microscopic mechanisms of which remain elusive. Here, we prepare high-purity, bare FeTe thin films on SrTiO3 and investigate their magnetic and superconducting states combining both microscopic and macroscopic characterizations. By reducing the interstitial Fe impurities, we successfully suppress the long-range antiferromagnetic order, enhance the quasiparticle coherence and induce superconductivity at ~10 K. Moreover, this process is readily reversible by tuning the Fe concentration. Our findings reveal that precise stoichiometric control is sufficient to induce intrinsic superconductivity in strained FeTe thin films. This work provides insights into the competition between magnetism and superconductivity in iron chalcogenides, and supplies a robust pathway for developing stable, high-purity superconducting FeTe films.

研究の動機と目的

• 歪みのあるFeTe薄膜における化学量論が磁性秩序と超伝導性をどのように制御するかを理解する。
• 間隙Fe不純物を減らすことで反強磁性を抑制し超伝導を誘発することを示す。
• Fe濃度調整による過程が可逆であることを示す。
• 鉄系ハロゲン化物の磁気と超伝導の競合に関する洞察を提供する。

提案手法

• SrTiO3基板上に高純度の裸FeTe薄膜を作製する。
• 磁性・電子状態を調整するため間隙Fe不純物を制御する。
• 微視的および巨視的プローブで磁性秩序と超伝導性を特徴づける。
• Fe濃度を調整して可逆性を実証する。
• 準粒子のコヒーレンス向上と超伝導発現を関連付ける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 応力下のFeTe薄膜における正確なFe化学量論は酸素や界面設計なしに内在的超伝導を誘発できるか。
• RQ2 間隙Feを減らすことで長距離の双直線状反強磁性秩序を抑制し準粒子コヒーレンスを高めるか。
• RQ3 Fe濃度の調整を通じて磁性と超伝導の調整は可逆か。
• RQ4 Fe含有量、磁性秩序、超伝導転移温度の関係はFeTe薄膜でどうなるか。

主な発見

• 間隙Fe不純物を減らすとFeTe薄膜の長距離反強磁性秩序が抑制される。
• 歪みのある高純度薄膜で約10 Kに超伝導が出現する。
• 磁性から超伝導への調整はFe濃度の調整によって可逆である。
• 正確な化学量論的制御だけで歪み FeTeに内在的超伝導を誘発できる。
• これらの結果は鉄系ハロゲン化物における磁性と超伝導の競合を明らかにする。