在国家自然科学基金 (项目资助号：11574383, 11274372, 11374336) 以及科技部和中科院相关科研项目的支持下，中国科学院物理研究所赵继民研究员等与清华大学薛其坤团队（薛其坤、马旭村、王立莉等）合作研究了单层FeSe/SrTiO₃界面高温超导体系的超快动力学过程，观测到了超导相变，测量了超导转变温度、超导能隙、电-声子耦合强度，同时阐释了保护层对超导转变温度的影响。近日，研究论文以“Ultrafast Dynamics Evidence of High Temperature Superconductivity in Single Unit Cell FeSe on SrTiO₃（单原胞FeSe/ SrTiO₃高温超导电性的超快动力学判据）”为题发表在学术期刊Physical Review Letters（《物理评论快报》）上。论文链接：http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.107001

　　2012年薛其坤研究团队发现了单层FeSe/SrTiO₃界面高温超导体系，并认为界面增强的电-声子相互作用是该体系超导电性增强的重要原因[Chin. Phys. Lett. 29, 037402 (2012)]。该工作及其后续研究引起了国际超导界的高度关注，许多研究组对该体系开展了超导机理、电子结构以及掺杂响应等方面的研究。其中该界面超导体系的电-声子相互作用与铁基超导体系里的异同尤为引人关注。采用超快光谱方法研究单层FeSe/SrTiO₃界面超导体系能够通过实验测得的准粒子寿命感知到电-声子相互作用的强弱（相互作用越强，回到基态的弛豫越快，寿命越短），是许多其它实验方法无法替代的。

　　通过时间分辨超快光谱的弱信号探测（图1），该合作团队在单层FeSe/SrTiO₃超导体中观测到了明显的超导相变（图2），其超导转变温度为T_c= 68 (-5/+2) K, 超导能隙为Δ(0) = 20.2 ± 1.5 meV, 进一步分析和拟合时间分辨光谱信号中快、慢两分量的幅度及准粒子寿命随温度的变化关系（图2），获得了电-声子相互作用的大小为λ = 0.48，这比同样采用超快光谱探测所得的体材料FeSe的电-声子相互作用大了3倍。这些超快动力学研究结果证明了单层FeSe/SrTiO₃体系的高温超导电性以及界面增强的电-声子相互作用。他们还在2个原胞厚度的FeTe覆盖层中观测到了相干态的声学支声子，它的存在为界面或衬底里的声子等配对胶水提供了额外的衰减通道，从而导致配对胶水的减少或能量降低。这一实验结果为覆盖层如何降低单层FeSe超导体的T_c提供了一种合理的解释。

　　该工作首次运用超快光谱方法在单原子层体系上观测到超导相变，展示了以超快光谱方法研究强关联体系的优势：时域展开的超快动力学过程，非接触的无损测量，单层/界面量子体系的相变，以及对配对玻色子相关物性的研究。

图1，不同温度下的单层FeSe/SrTiO₃的超快动力学过程，在70 K附近出现超导转变。

图2，超导相变的超快动力学定量证据，分别显示了时间分辨光谱信号中快(a, b)、慢(c, d)两分量的幅度及准粒子寿命随温度的变化。

（转自：国家自然科学基金委员会网站）