对任何一种新发现的超导体，搞清其配对机制总是人们最感兴趣的，而确定能隙函数的对称性是理解其配对机制的重要一步。对于近些年来备受关注的铁基超导体也是如此。与铜氧化物高温超导体不同，铁基高温超导体的电子结构包含靠近费米面的Fe的d轨道成分，以及对压强、掺杂极其敏感的小的电子、空穴口袋，因此超导态也极其敏感，有些材料呈现出全能隙，而有些材料则表相处明显的低能节点准粒子激发。因此，确定铁基高温超导体中的配对对称性，仍然是这一材料领域研究的热点。

   在铁基超导材料中，FeSe作为结构最简单的铁基超导体，对于搞清铁基超导体的超导机理具有重要研究价值。而单层FeSe/STO(001)薄膜作为低维界面材料，由于其远高于块材的超导转变温度，近年来备受关注。为了搞清这一界面体系的超导配对对称性，进而了解其配对机制，复旦大学物理系封东来/张童课题组使用极低温强磁场扫描隧道显微技术系统研究了FeSe/STO(001)体系中的超导配对机制，取得了重要成果，相应成果发表在nature physics 10.1038/NPHYS3450上，对揭示铁基超导体的配对机制，以及了解界面作用、掺杂等对铁基超导体的作用之间的影响提供了重要的实验证据。具体的研究进展体现在以下几个方面：

1 能隙结构与超导磁通涡旋

图1 表面结构与超导能隙

    在晶界之间的单一区间内，超导能隙呈现出U形的全能隙，并且具有10mv，15mv的双峰结构。晶界对10mv的峰具有一定程度的增强作用，这可以理解为非磁性杂质对超导态的调制。当把超导体放在一定强度的磁场下，处于中间态的超导体会呈现出量子化的磁通分布，FeSe/STO(001)体系也不例外。与块材的FeSe超导体不同，FeSe/STO(001)体系呈现出略微四方的磁通涡旋，表明其低能态四度对称的各向异性，同时从sts谱通过磁通的变化情况来看，磁通中心的低能单峰随着逐渐远离磁通中心，逐渐转变成双峰结构并逐渐消失，这与其他s波配对的超导体有类似之处。

图2 FeSe/STO(001)体系的磁通涡旋

2 准粒子散射与杂质散射

    为了进一步揭示单层FeSe的电子结构与配对性质，使用sts mapping的方法可以得到材料的准粒子散射图样。在接近超导能隙边缘，准粒子散射主要由Bogoliubov quasi-particles产生，在非磁性杂质散射下，散射势保持时间反演对称，能隙函数保持符号不变的散射强度将会减弱，而变号的散射强度将会增强。同时，如果对准粒子散射图样进行有磁场和无磁场的对比，磁场下的磁通涡旋相当于新引入的磁性杂质，散射势不满足时间反演对称，能隙函数保持符号不变的散射强度将会增强，而变号的散射强度将会减弱。通过这两个视角，通过对准粒子散射图样的观测，可以为超导配对对称性提供清晰的证据。而对于FeSe/STO(001)体系，可以看到无磁场下接近能隙边缘的散射特征强度随能量的变化呈现出同一化特征，而加磁场后的散射特征呈现出整体的略微减弱趋势，这可能是由于超导电流产生的多普勒位移导致的散射强度整体减弱。这些行为特征暗示了FeSe/STO(001)体系的s波配对特性。

图3 准粒子散射强度的变化

    同时，不同配对对称性的超导准粒子对于磁性和非磁性杂质的散射所表现出的行为也不相同。通过向FeSe/STO(001)体系中引入磁性和非磁性杂质，可以观察杂质散射对sts谱的影响。其中cr、mn等磁性杂质原子，可以引起明显的局域态，并且看到超导相干峰的抑制，而Zn，Ag，K等非磁性杂质则没有引起明显的局域态，这些都与符号不变的s波配对对称性的超导体行为一致，进一步印证了FeSe/STO(001)体系是符号不改变的s波配对超导体。

图4 磁性与非磁性杂质散射