[论文解读] Superconductivity of FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$ Thin Films Grown by Pulsed Laser Deposition

Yoshinori Imai, Ryo Tanaka+4 more|ArXiv.org|Aug 10, 2009

Iron-based superconductors research被引用 5

一句话总结

本研究通过脉冲激光沉积法在MgO(100)和LaSrAlO$_{4}$(001)衬底上外延生长了FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$薄膜，实现了在MgO衬底上6.7 K（起始）和5.5 K（零电阻）的超导转变，而在LaSrAlO$_{4}$衬底上的薄膜仅在2.6 K出现起始转变且未达到零电阻，凸显了外延应变在调控超导性能中的关键作用。

ABSTRACT

FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$ thin films with PbO-type structure are successfully grown on MgO(100) and LaSrAlO$_{4}$(001) substrates from FeSe$_{1-x}$Te$_{x+d}$ polycrystalline targets by pulsed-laser deposition. The film deposited on the MgO substrate (film thickness $\sim$ 63 nm) shows superconductivity at 6.7 K (onset) and 5.5 K (zero resistivity). On the other hand, the film deposited on the LaSrAlO$_{4}$ substrate (film thickness $\sim$ 52 nm) exhibits only the onset of superconducting transition at 2.6 K, but does not show zero resistivity. This indicates the strong influence of epitaxial strain to superconducting properties of FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$ thin films.

研究动机与目标

• 通过脉冲激光沉积法生长具有PbO型结构的高质量FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$薄膜。
• 研究不同衬底引起的外延应变对超导性能的影响。
• 确定衬底晶格失配在调制超导转变温度和零电阻行为中的关键作用。
• 比较在MgO(100)和LaSrAlO$_{4}$(001)衬底上生长的薄膜的超导性能。

提出的方法

• 采用脉冲激光沉积法，从多晶FeSe$_{1-x}$Te$_{1+x}$靶材生长FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$薄膜。
• 在MgO(100)和LaSrAlO$_{4}$(001)衬底上外延生长薄膜，以控制晶格应变。
• 薄膜厚度在MgO上约为63 nm，在LaSrAlO$_{4}上约为52 nm。
• 通过电阻率测量识别超导转变和零电阻起始温度。
• 通过X射线衍射和薄膜取向分析确认薄膜的结构质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 不同衬底引起的外延应变如何影响FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$薄膜的超导转变温度？
• RQ2 衬底晶格失配对FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$薄膜中零电阻行为的出现有何影响？
• RQ3 脉冲激光沉积能否在各种氧化物衬底上成功制备具有PbO型结构的高质量FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$薄膜？
• RQ4 为何LaSrAlO$_{4}$衬底上的薄膜仅在2.6 K出现转变起始，却未达到零电阻？

主要发现

• 在MgO(100)衬底上生长的FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$薄膜在6.7 K（起始）出现超导转变，零电阻温度为5.5 K。
• 在LaSrAlO$_{4}$(001)衬底上的薄膜在2.6 K出现转变起始，但未实现零电阻，表明超导性被抑制。
• 超导性能的差异归因于两种衬底诱导的外延应变不同。
• 结果表明，外延应变显著调制了FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$薄膜的超导性能。
• 脉冲激光沉积成功在两种衬底上制备出相纯、外延的具有PbO型结构的FeSe$_{1-x}$Te$_{x}$薄膜。