铁基超导体中，超导配对通常被认为由费米能级附近的d_xy和d_xz/d_yz轨道电子参与，而位于其下数百毫电子伏的d_z²轨道深能带长期被视为与超导无关。探索如何通过调控d_z²能带的能量位置影响超导态，对高温超导研究具有全新意义。近日，清华大学物理系李渭、南方科技大学薛其坤研究团队在单层FeSe/SrTiO₃ (FeSe/STO)界面超导增强研究中取得新进展。团队利用扫描隧道显微镜（STM）开展了高精度准粒子干涉（QPI）和Bogoliubov准粒子干涉（BQPI）成像，在连续可控的针尖诱导应力作用下，追踪到单层FeSe能带重整化，解析出与配对相关的BQPI色散，并从中提取了动量依赖的能隙结构。该成果实现了从正常态能带重整化到超导态集体准粒子能隙打开的连续观测，建立了深能带参与并增强超导配对的完整证据链。该研究成果以“From band reconstruction to Bogoliubov dispersion: how d_z²-band enhances iron-based superconductivity”为题，于10月14日在线发表于《物理学进展报告》（Reports on Progress in Physics）。

此前，研究团队曾利用STM针尖与样品间的排斥作用，在单层FeSe/STO中施加局域拉伸应变(图1A)，使d_z²能带向费米能级移动，实现了超导能隙大于30%的增强[Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123, e2602209123 (2026)]。该工作提出由电子关联增强和能带杂化主导的双阶段超导能隙增大机制，但主要基于局域dI/dV谱建立能带移动与超导能隙增大的相关性，尚缺乏动量空间的直接观测，也需从集体准粒子层面确认增大的能隙是否具有超导属性。本研究进一步将实验验证推进至动量分辨成像和集体激发层面。

在本研究中，研究团队以铁空位为散射源，通过改变针尖与样品的距离(以电流I为指示)，连续记录电子散射图案(QPI)，相当于为FeSe能带拍摄了“连续快照”，从而追踪其演化。如图1B示，深埋的d_z²能带快速上移，在I₃和I₄附近先后与d_xz/d_yz、d_xy能带汇合。分析M点电子口袋的散射波矢(图1C-D)并提取能带参数，发现其在I₄附近发生明显转变（图1E-F），表明d_z²与d_xy能带顶部合并时发生了显著的能带重构。

图1 QPI测量针尖驱动的d轨道能带重构

随后，团队测量了超导态下的Bogoliubov QPI信号。局域超导谱显示能隙极大值Δ₁和Δ₂ (图2A)。除正常态散射外，超导能隙区间出现新的散射波矢q₁和q₂ (图2B)，它们源于超导能隙的各向异性，构成BQPI信号 (图2C-D)。分析BQPI色散，可重建角度依赖的超导能隙函数∆(θ) (图2E)，其结果与局域隧道谱及角分辨光电子能谱一致。BQPI信号在超导转变温度以上消失 (图2F)，并在11 T垂直磁场下显著减弱 (图2G)，确认其超导起源。从不同电流下的q₁和q₂提取的∆(θ)显示：随着针尖接近，Δ₁和Δ₂均增大，并在I₄处（d_z²与d_xy能带汇合）呈现明显转变（图2H），进一步印证能带重构促进了超导能隙双阶段增大。

图2 Bogoliubov QPI测量超导能隙增大与能带重构的直接关联

将QPI与BQPI结果对照，本研究构建了一条从深能带上移并与参与超导配对的能带发生杂化，到Bogoliubov能带显现及超导能隙增强的完整证据链。相较于前期PNAS工作提出的机制，本研究通过动量空间直接成像和集体超导准粒子测量，深化并强化了这一认识，完成了物理图像上的闭环论证。更重要的是，通过调控深能带与费米面附近能带之间的关系，可有效改变超导配对强度。这种"深能带工程"突破了仅费米面附近轨道对超导配对起关键作用的传统认知，为铁基超导体及其他具有多重轨道自由度的关联材料开辟了调控的新路径。

文章的通讯作者为清华物理系李渭副教授和南方科技大学薛其坤教授。清华大学物理系2021级博士生阎敬铭、2023级博士生苏莘栋和2019级博士生贾桂昊为文章的共同第一作者，合作者包括犹他大学博士后龙宣宇、北京航空航天大学刘峥教授，以及清华物理系2022级博士生彭毓聪、2023级博士生欧阳沛。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和国家科技重大专项等项目支持。

文章链接：https://doi.org/10.1088/1361-6633/aeb06a