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SrTiO3衬底上FeSe薄膜的MBE生长及超导电性的研究中期报告

中期报告：

背景：

FeSe是一种重要的高温超导材料，具有高的临界温度（Tc）和良好的超导性质。在自由态中，FeSe是一种非磁性的半金属材料，它在其中既没有磁性也没有超导性。在Fe-Se平面上的行列式畸变和层间距的压缩可以引起FeSe的外延超导性质。为了研究FeSe的物理性质，许多研究人员已经开发了FeSe的合成方法，例如溶胶-凝胶法，热分解，化学气相沉积法，蒸发法，物理气相沉积法等。

目标：

本次实验的目标是通过分子束外延（MBE）在SrTiO3基板上生长FeSe薄膜，研究其超导性质。此外，也研究了退火处理对薄膜结构和超导性的影响。

实验过程：

FeSe薄膜的生长采用分子束外延法，在超高真空系统中进行。SrTiO3衬底首先通过超声波清洗。然后在SrTiO3表面蒸发一层Se，然后在Se蒸发前用电子束烘烤STO表面，以确保其表面的干净程度。接下来在STO表面沉积Fe。在热处理之前，制备的样品通过X射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）研究结构和表面形貌。

结果与讨论：

成功地在SrTiO3衬底上生长了FeSe薄膜。XRD结果表明FeSe薄层的取向为(001)。通过SEM观察到样品表面平整且无明显缺陷。研究了FeSe薄膜退火处理对其结构和超导性质的影响。通过四探针超导性测量，薄膜的超导转变温度为10K。超导性的优良性能可以归因于FeSe和SrTiO3之间的晶格匹配，从而形成良好的界面。退火处理使FeSe薄膜的晶粒长大，但将Tc从10K降至6.5K。这可以归因于退火导致薄膜中的杂质和缺陷的增加。因此，退火处理会在一定程度上影响薄膜的超导性。

结论：

本研究成功生长了SrTiO3衬底上的FeSe薄膜，并研究了其超导性质。该研究可为FeSe超导体的进一步研究提供基础资料。通过退火处理，可以改变薄膜的结构和超导性质。因此，处理过程将非常重要。