信息来源：贾金锋研究组

2015年3月，《自然-材料》（Nature Materials）发表了上海交通大学物理与天文系贾金锋研究组的题为“Superconductivity above 100 K in single-layer FeSe films on doped S_rT_iO₃(001)”的研究工作【Nature Materials14, 285-289 (2015)】。他们利用原位四探针技术，与合作者清华大学薛其坤教授一起，首次在导电S_rT_iO₃(001)（STO）衬底上生长的单层FeSe薄膜（F_eS_e/STO）中观察到了100K以上的高温界面超导现象，这一研究工作在国际上引起了很大反响，它是对界面增强超导最直接的实验验证，证实了该体系存在高温超导的预测，也将对高温超导机理研究产生重要的促进作用。

2012年，清华大学薛其坤教授研究组利用分子束外延生长技术，以STO为衬底，首次成功生长了单层的F_eS_e薄膜,并发现该薄膜具有20 meV的超导能隙，意味着其超导转变温度有可能超过液氮(77 K)温度。随后，中科院物理所周兴江研究组和复旦大学封东来研究组的变温角分辨光电子谱研究分别显示，该体系的电子结构不同于体相F_eS_e，其超导能隙直到65 K甚至70 K才消失。但是，在盖有保护层的单层FeSe/STO上的传统输运测量只给出了23K的零电阻温度，远远低于人们的预期。

左图：4PP测量示意图；右图：4PP测量到的单层F_eS_e/STO薄膜电阻随温度的变化

为了得到准确的输运实验结果，就必须在超高真空中对单层F_eS_e/STO进行原位测量。为此，贾金锋研究组自主创新地搭建了新型极低温、强磁场超高真空原位输运测量/扫描隧道显微镜-分子束外延联合系统。他们与合作者一起在导电STO衬底上生长了单层F_eS_e样品，利用精准的原位的四探针技术对其进行了电输运测量(上左图)，在国际上首次观察到了单层F_eS_e薄膜具有超过100 K的高温超导迹象（上右图），从而证明FeSe/STO具有比液氮温度更高的超导转变温度。他们在3K下的I-V测量数据显示虽然F_eS_e只有一个单层，但其具有非常大的超导临界电流，约为10⁷A•cm^–2。该临界电流随着温度的升高而减小，根据Ginzburg–Landau理论，计算拟合得到的超导转变温度和实验测量的109K完全相符。其次，他们还观察到了超导临界电流随磁场变化的趋势，在固定的温度下，随着磁场的增加，临界电流会逐渐减小，当撤销磁场时，临界电流会恢复原样，这些结果都与超导现象非常符合。他们在多个样品上进行了重复测量，均观察到了高温超导现象。特别是他们在超导转变温度附近进行了磁场下的测量，实验结果显示磁场可以降低超导转变温度(见上左图的插图)。同一样品在零磁场下T_c为99K，而在10T磁场下T_c降为95K。此外，在T_c附近固定温度下的电阻-磁场测量结果表明，磁场可以消除零电阻现象。这些都非常有力地证明了单层F_eS_e/STO中的高温超导现象。

本工作得到了多个国家自然科学基金以及科技部973量子调控项目的资助。