Phy. Rev. Lett.：SrTiO3上FeSe光電發射中電子聲子耦合與復制帶光電子能量損失的關系

【引言】

單層FeSe/SrTiO₃界面超導體自2012年被發現以來，其超導機理引起了廣泛的關注。它的超導轉變溫度明顯高于體FeSe，除了已有研究表明的其電子結構與材料FeSe明顯不同之外，該界面超導體系的電-聲子相互作用與鐵基超導體系里的異同也為人們所關注。

【成果簡介】

近日，來自British Columbia的大學的George A. Sawatzky（通訊作者）的團隊在Phy. Rev. Lett.發表了題為Electron Phonon Coupling versus Photoelectron Energy Loss at the Origin of Replica Bands in Photoemission of FeSe on?SrTiO₃的文章，該團隊提供了強有力的證據表明:在單層FeSe/SrTiO₃系統和其他幾種情況下觀察到的復制帶主要是由于逃逸光電子的能量損失過程，這是由于外部電子與表面聲子在離子材料中。在單層FeSe/SrTiO₃上ARPES中的光電子能量損失通過經典介電理論來描述離子絕緣體的低能量電子能量損失光譜來計算。結果表明，觀察到的復制帶主要是外部光電子??能量損失的結果，而不是d電子與襯底聲子的電子聲子相互作用的結果，這些單分子層超導轉變溫度的強烈增強仍然是一個懸而未決的問題。

【圖文導讀】

圖1：光子和電子輸出過程

ARPES涉及光子輸出過程圖，并且大多數實驗是在低于100eV光子能量或光電子能量的情況下進行的，其功函數低于在接近金屬化學勢的狀態下觀察時的光子能量，對于低于100μV的聲子的低能量損失，發射的光電子的軌跡幾乎不變； HREELS涉及電子輸出電子過程，其單色化入射電子能量通常小于100eV。

圖2：光電子能量損失

（a）: 在（001）終止的結構板的側視圖中長波長表面光學聲子的正負位移的瞬時位置的快照，固體細粉顯示離子的平衡位置；

（b）: STO（001）端接晶體的實驗（在470K）和模擬HREELS（在470和15K），插圖說明了STO中的極性位移。

圖3：ARPES測試結果分析

（a）: M點帶A和B產生的理論光電子能量損失與實驗ARPES結果相比較實驗中模擬的光譜被移動以匹配主要的A和B帶，底部是與實驗曲線的比較；

（b）: 模擬總動量相關ARPES譜包括原理；

（c）: 圍繞M點的實驗ARPES結果。

【小結】

該團隊提供了強有力的證據表明觀察到的單層FeSe/STO系統的重疊譜帶歸因于激發表面聲子的非本征光電能量損失。這解釋了所觀察到的結構的詳細情況，而不需要FeSe電子與襯底聲子相互作用而引起任何額外的電子-聲子耦合。另外，他們的研究強調在分析離子材料表面的光電子能譜時必須引入校正，在相同的系統上用HREELS研究補充ARPES可以提供??糾正這一點所需的信息。

文獻鏈接：Electron Phonon Coupling versus Photoelectron Energy Loss at the Origin of Replica Bands in Photoemission of FeSe on?SrTiO₃（Phy. Rev. Lett.2018, DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.237001）

本文由材料人電子電工學術組楊超整理編輯。

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