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SrTiO3（001）衬底上单层FeSe超导薄膜的分子束外延生长

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王萌, 欧云波, 李坊森, 张文号, 汤辰佳, 王立莉, 薛其坤, 马旭村. 2014: SrTiO3（001）衬底上单层FeSe超导薄膜的分子束外延生长, 物理学报, null(2): 027401. doi: 10.7498/aps.63.027401
引用本文: 王萌, 欧云波, 李坊森, 张文号, 汤辰佳, 王立莉, 薛其坤, 马旭村. 2014: SrTiO3（001）衬底上单层FeSe超导薄膜的分子束外延生长, 物理学报, null(2): 027401. doi: 10.7498/aps.63.027401
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Wang Meng, Ou Yun-Bo, Li Fang-Sen, Zhang Wen-Hao, Tang Chen-Jia, Wang Li-Li, Xue Qi-Kun, Ma Xu-Cun. 2014: Molecular b eam epitaxy of single unit-cell FeSe superconducting films on SrTiO3(001), Acta Physica Sinica, null(2): 027401. doi: 10.7498/aps.63.027401
Citation: Wang Meng, Ou Yun-Bo, Li Fang-Sen, Zhang Wen-Hao, Tang Chen-Jia, Wang Li-Li, Xue Qi-Kun, Ma Xu-Cun. 2014: Molecular b eam epitaxy of single unit-cell FeSe superconducting films on SrTiO3(001), Acta Physica Sinica, null(2): 027401. doi: 10.7498/aps.63.027401
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SrTiO3（001）衬底上单层FeSe超导薄膜的分子束外延生长

  • 北京邮电大学电子工程学院，北京 100876; 中国科学院物理研究所，表面物理国家重点实验室，北京 100190

  • 中国科学院物理研究所，表面物理国家重点实验室，北京 100190

  • 清华大学，低维量子物理国家重点实验室，北京 100084; 中国科学院物理研究所，表面物理国家重点实验室，北京 100190

  • 清华大学，低维量子物理国家重点实验室，北京 100084

Molecular b eam epitaxy of single unit-cell FeSe superconducting films on SrTiO3(001)

  • 摘要: 在以前工作的基础上，进一步研究了SrTiO3(001)(STO)衬底上单层FeSe超导薄膜的分子束外延生长。首先，通过去离子水刻蚀、盐酸溶液腐蚀和纯氧气氛中退火等步骤，获得台阶有序、具有单一TiO2终止的原子级平整表面的STO衬底，这是前提条件。这个过程中酸的选择和退火过程中氧的流量是最为关键的因素。其次，在FeSe薄膜的分子束外延生长中，选择适当的Fe源和Se源束流以及衬底温度是关键因素。如选择适当，生长模式为step-flow生长，这时得到的FeSe薄膜将是原子级平整的。最后一步为退火，这个过程会增强FeSe薄膜结晶性以及它与SrTiO3衬底间的结合强度。
    Abstract: Based on our previous work, we have systematically investigated the molecular beam epitaxy growth of single unit-cell FeSe films on SrTiO3(001) substrates and studied the surface morphology by scanning tunneling microscopy. We found that there are three key steps to obtain large-scale uniform one unit-cell superconducting FeSe films. First, the STO(001) substrates should be treated by HCl etching and thermal annealing under oxygen flux so that a specific TiO2-terminated STO(001) surface with well-defined step-terrace structure could be obtained. Second, the Fe and Se fluxes and substrate temperature have to be controlled delicately. At last, post-growth annealing is also critical, which can remove extra Se adatoms, and more importantly facilitate the necessary electron transfer for superconductivity transition.
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出版历程
  • 刊出日期:  2014-01-30

SrTiO3（001）衬底上单层FeSe超导薄膜的分子束外延生长

  • 北京邮电大学电子工程学院，北京 100876; 中国科学院物理研究所，表面物理国家重点实验室，北京 100190
  • 中国科学院物理研究所，表面物理国家重点实验室，北京 100190
  • 清华大学，低维量子物理国家重点实验室，北京 100084; 中国科学院物理研究所，表面物理国家重点实验室，北京 100190
  • 清华大学，低维量子物理国家重点实验室，北京 100084

摘要: 在以前工作的基础上，进一步研究了SrTiO3(001)(STO)衬底上单层FeSe超导薄膜的分子束外延生长。首先，通过去离子水刻蚀、盐酸溶液腐蚀和纯氧气氛中退火等步骤，获得台阶有序、具有单一TiO2终止的原子级平整表面的STO衬底，这是前提条件。这个过程中酸的选择和退火过程中氧的流量是最为关键的因素。其次，在FeSe薄膜的分子束外延生长中，选择适当的Fe源和Se源束流以及衬底温度是关键因素。如选择适当，生长模式为step-flow生长，这时得到的FeSe薄膜将是原子级平整的。最后一步为退火，这个过程会增强FeSe薄膜结晶性以及它与SrTiO3衬底间的结合强度。

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