近日，我院教师袁慧与陕西师范大学潘明虎教授合作，在学术期刊Adavanced Quantum Technologies上发表了题为“Epitaxial Growth of Nano-Sized Pb Islands on SrTiO₃Substrate: Competition Between Electron Correlation and Enhanced Superconductivity”（SrTiO3衬底上铅纳米岛的外延生长：电子相互作用和超导性增强间的竞争）的研究论文。袁慧副教授为该论文的共同通讯作者。

图1在4.2 K下STM扫描得到的SrTiO₃衬底上生长的铅岛的表面形貌图。岛的六边形有序形状表明结晶度很高。

在SrTiO₃基底上外延生长的FeSe单层薄膜中界面增强超导的发现引发了超导领域的一系列研究活动。它带来了在常压下纯粹由电子-声子相互作用驱动的常规超导体中寻找更高转变温度（T_c）的希望。本文报道了通过分子束外延法在SrTiO₃（001）基底上外延生长体积286到4945 nm³的铅纳米岛，随后进行了系统的扫描隧道显微镜/谱（STM/S）研究。纳米岛的STS能隙高度依赖于纳米岛的体积，可将纳米岛的体积分为三个区域。通过进行详细的扫描隧道谱研究发现体积3700 nm³以上（区域I）的纳米岛超导电性具有零温度下的超导能隙（Δ(0)），BCS拟合得到的Δ(0)和T_c分别为6.8 meV和9.8 K，与块状铅（1.4 meV和7.2 K）相比，Δ大幅增强，T_c略有增加。当铅岛体积在1300至3700 nm³的范围内（区域II）时，出现了由电子相互作用引起的大的库仑能隙，并表现出体积依赖性，表明减尺寸可以增强铅岛中的电子相互作用。随着体积减小到区域III，增强的电子相关性和库仑能隙变得更加显著，超导性被完全抑制。实验显示，通过减小岛的尺寸可以显著增强铅纳米岛中的电子-电子相互作用，并抑制超导性，从而表明随着体积的变化，超导性和电子相关性之间存在竞争。

图2超导能隙的体积依赖性。根据能隙将体积分为三个不同的区域，以罗马数字和不同的颜色为标志。虚线用于引导视线。a–c）在相应的区域测量的代表性dI/dV谱。区域II的两个能隙的大小为分别由蓝色的实心三角形和圆形描绘。

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