利用扫描隧道显微镜在 Sr 掺杂 Bi2Se3 表面观测超导性
超导电性
2022-04-07 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
强关联电子
摘要
掺杂 Bi2Se3 的超导材料家族因体相中具有拓扑非平庸超导性的强实验证据，在凝聚态物理领域持续受到深入研究。然而，在这些材料的表面，即便超导性本身的观测仍存在争议。我们使用低至 0.4 K 的扫描隧道显微镜（STM）表明，在体相超导的 SrxBi2Se3 表面，只要使用洁净的金属探针尖，费米能附近均未观测到态密度中的能隙。尽管如此，利用扫描电子显微镜与能量色散 X 射线分析，我们发现 SrxBi2Se3 的微米级薄片易从样品转移至 STM 探针尖，且此类薄片在态密度中一致显示出超导能隙。我们论证，当拓扑表面态（TSS）完好时，SrxBi2Se3 晶体中的超导性不延伸至表面；而在微薄片中，TSS 因应变被破坏，使超导性得以延伸至表面。为理解此现象，我们提出：在电子掺杂 Bi2Se3 中，只要存在 TSS，就会因本征向上能带弯曲而产生局域电场，该电场抑制表面超导性。
引用
@article{arxiv.2202.07794,
title = {Observability of superconductivity in Sr-doped Bi2Se3 at the surface using scanning tunneling microscope},
author = {Mahasweta Bagchi and Jens Brede and Yoichi Ando},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.07794},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 8 figures, to appear in Phys. Rev. Materials