非常规高温超导体普遍呈现出依赖于化学掺杂的穹顶状超导相图。尽管掺杂为超导提供了必需的载流子，但同时也不可避免地引入无序散射，从而削弱配对相互作用。近年来，异质结构中的界面调控为实现高温超导提供了新思路，尤其是在空间上实现了掺杂引起的拆对散射与库珀对输运的有效分离，成为研究非常规超导机理的重要平台。

近期，物理系宋灿立、马旭村与南方科技大学薛其坤研究团队，发展并应用砷化物分子束外延技术成功制备出高质量的铁砷基超导薄膜Ba(Fe_1-xCo_x)₂As，并实现了其不同终止表面的原子级调控。在此基础上，研究团队进一步设计并构建了由单层BaAs与Ba(Fe_1-xCo_x)₂As组成的新型异质结构。这些超导薄膜终止表面和异质结构的确立，得到了中国人民大学物理学院刘凯教授课题组基于第一性原理计算支持。不同于传统解理所得的Ba(Fe_1-xCo_x)₂As单晶无序表面，该异质结展现出空间均匀、无节点的双能隙超导态（如下图所示），且即使在Ba(Fe_1-xCo_x)₂As单层极限下，超导能隙亦未明显减小。通过系统调控FeAs面内的掺杂浓度，研究团队进一步获得了穹顶状的超导相图，最高超导转变温度可达26 K。实验还观测到清晰的磁通涡旋束缚态，揭示了该超导体系处于干净极限，这归因于单晶BaAs外延层中极弱的拆对散射以及异质界面的高质量。本工作中展现出的优异的结构可控性及较高的超导转变温度，使BaAs/Ba(Fe_1-xCo_x)₂As异质结构成为探索铁基超导微观机理、拓扑量子态及发展高温超导调控新策略的理想平台。

图：单层BaAs/Ba(Fe_1-xCo_x)₂As异质结结构及其无节点双超导能隙特征。

该成果以 “Full-Gap Superconductivity in BaAs/Ferropnictide Heterostructures”为题发表在2025年6月18日的《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并被遴选为编辑推荐论文（Editors’ Suggestion）。物理系博士后任明强（现任南方科技大学副研究员）与2020级博士研究生程强军为共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金委员会、国家重点研发计划、量子信息前沿科学中心、低维量子物理全国重点实验室以及深圳市自然科学基金的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.246203