通过变温实验(图2a),可以发现隧道谱上大能隙对应的相干峰特征随着温度升高逐渐减弱,在超导临界温度附近彻底消失。同时,高能的宽峰结构也随着温度的升高减弱并逐渐消失,证明宽峰和超导的密切关系。通过对最低温度0.4 K下测量的隧道谱进行双能隙的Dynes模型拟合发现,大能隙是d波时无法拟合测量曲线(图2d),而只有大能隙是各向异性的s波时才能较好地拟合实验数据(图2b,c),且各向异性度只有百分之20左右。但是拟合无法确定小能隙是否有能隙节点,基于对称性考虑一般不会同时存在s波和d波的超导电性,而大能隙结构决定着超导序参量的对称性,因此本实验结果支持双层镍基超导薄膜的超导配对对称性是s±配对。结合理论,进一步确定该双层镍基高温超导主要由层间相互作用驱动配对,再结合面内的电子巡游性形成超导。本实验还观察到与超导密切相关的高能宽峰,可能对应超导玻色模。类比团队前期在铁基高温超导中玻色模能量的确定方法【Nat. Phys. 9, 42 (2013)】,得到玻色模能量约为30 meV,该能量尺度与大能隙的比值也符合集体激发模的特征。非常规超导体中的玻色模可能是超导能隙符号变号的直接结果,因此玻色模的发现也支持了材料中能隙符号反转的s±配对形式。本实验是对双层镍基超导薄膜超导能隙的首次隧道谱探测,其结果对于理解双层镍基系统中的超导电性有重要促进作用。
南京大学物理学院范圣泰博士和欧梦君博士为论文共同第一作者,南京大学物理学院闻海虎教授、杨欢教授和德国鲁尔大学Ilya M. Eremin教授为共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、固体微结构物理全国重点实验室、2011计划“人工微结构科学与技术协同创新中心” 的支持,在此表示感谢。