[논문 리뷰] Spectroscopic evidence of disorder-induced quantum phase transitions in monolayer Fe(Te,Se) superconductor

Guanyang He, Ziqiao Wang외 6명|arXiv (Cornell University)|2026. 03. 05.

Iron-based superconductors research인용 수 0

한 줄 요약

연구는 STM/STS를 사용하여 철 클러스터로 도입된 무질서가 2D Fe(Te,Se) 초전도체를 초전도 간격에서 절연 간격으로 이끈다고 보이며, 강한 무질서에서의 큰 U-모양 간격은 위치화로 증가된 Cooper 페어 결합에 기인한다고 제시한다.

ABSTRACT

The superconductor-insulator transition as a paradigm of quantum phase transitions has attracted tremendous interest over the past three decades. While the magnetic field and carrier density can be tuned to drive the transition, the role of disorder in the transition is not well understood due to the complicated interplay between superconductivity and electron localization. In this work, we controllably introduce disorder in a two-dimensional high-temperature superconductor by depositing iron clusters onto the superconducting monolayer Fe(Te,Se) crystalline film. The spectral evolution from superconducting gaps to insulating gaps with increasing disorder is detected by scanning tunneling spectroscopy measurements. When the disorder is strong, large U-shaped gaps are observed and attributed to the localization-enhanced Cooper pair correlation. Our observations provide the insight into the emergent phases of low-dimensional and high-temperature superconductors with disorder.

연구 동기 및 목표

• 제어된 무질서가 2차원 고온 초전도체(단일층 Fe(Te,Se))에서 초전도성에 어떻게 영향을 미치는지 조사한다.
• 무질서가 증가함에 따라 스펙트럼이 초전도 상태에서 절연 상태로 진화하는 것을 보여준다.
• 특히 큰 U-모양 간격을 포함한 스펙트럼 특징을 위치화와 Cooper 페어 상관관계의 관점에서 해석한다.
• 무질서를 가진 저차원 초전도체에서 출현하는 상에 대한 통찰을 제공한다.

제안 방법

• 단일층 Fe(Te,Se) 결정 필름에 철 클러스터를 증착하여 무질서를 도입한다.
• 무질서가 증가함에 따라 주사터널링 분광법으로 국부 전자 스펙트럼을 측정한다.
• 초전도 간격에서 절연 간격으로의 스펙트럼 진화를 확인한다.
• 강한 무질서 특징을 위치화-강화된 Cooper 페어 상관으로 해석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 제어된 무질서가 단일층 Fe(Te,Se)에서 초전도에서 절연으로의 전이에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 이 2D 고온 초전도체에서 무질서 유발 양자상전의 스펙트럼 신호는 무엇인가?
• RQ3 높은 무질서에서의 큰 U-모양 간격이 위치화-강화된 Cooper 페어링을 반영하는가?
• RQ4 이 분광 관찰이 저차원 초전도체에서의 무질서와 emergent 상에 대해 어떤 더 넓은 통찰을 제공하는가?

주요 결과

• 무질서가 증가함에 따라 초전도 간격에서 절연 간격으로의 스펙트럼 진화 관찰.
• 강한 무질서 하에서의 큰 U자형 간격 관찰.
• 강한 무질서를 갖는 간격을 위치화-강화된 Cooper 페어 상관으로 귀속.
• 무질서가 2차원 고온 초전도체에서 무질서 유발 양자상전이를 유도한다.
• 결과는 무질서를 가진 저차원 초전도체에서 출현하는 상에 빛을 비춘다.