近日，北京量子信息科学研究院（以下简称“量子院”）低维量子材料团队、拓扑量子计算团队与中国人民大学团队合作，通过精确控制化学计量比实现了FeTe薄膜中磁有序与超导态的可逆调控，揭示了铁基硫族化合物中磁性与超导竞争的微观机制。2026年5月27日，相关成果以“通过精确控制化学计量比实现应变FeTe薄膜中磁有序与本征超导的可逆调控”（Reversible tuning of magnetic order and intrinsic superconductivity in strained FeTe films via stoichiometry control）为题，发表于《ACS纳米》（ACS Nano）。

FeTe是铁硫族超导体家族的典型母体化合物，在约70 K附近发生结构相变并形成长程双共线反铁磁有序。与大多数铁基超导体不同，常压下的体相FeTe并不具备超导性，但其基态被认为与超导态极为接近，对化学掺杂、外延应变等外界扰动异常敏感，因此成为探索磁性与超导竞争的理想平台。然而，此前在FeTe薄膜中实现超导的方案（如氧掺杂、异质结界面）机理长期存在争议：FeTe中诱导超导的核心因素是什么？不同方案背后是否存在统一机制？这些问题一直困扰着研究人员。

为解决这些问题，研究团队利用分子束外延（MBE）技术，在SrTiO₃衬底上制备了高纯度的FeTe薄膜，结合扫描隧道显微镜（STM）、角分辨光电子能谱（ARPES）、原位/非原位输运测量以及第一性原理计算，系统研究了FeTe薄膜的磁性与超导性。

研究发现，通过减少间隙铁杂质的浓度，可以有效抑制长程双共线反铁磁有序同时增强准粒子相干性，在无需氧掺杂或异质结界面辅助的情况下诱导出10 K以上的本征超导态。更关键的是该过程具有完全可逆性：利用可控的原位退火处理精确调节铁浓度，样品可在反铁磁态与超导态之间实现反复切换。

原子尺度的扫描隧道显微镜表征揭示了这一演化的微观过程：在富铁样品中，大量间隙铁杂质稳定了长程反铁磁有序，在原子分辨图像中表现为条纹状调制；而经过碲气氛退火后，间隙铁被有效去除，反铁磁有序消失，样品恢复为1×1的四方晶格结构。第一性原理计算进一步表明，衬底引入的拉伸应变改变了不同磁有序态的能量竞争，使双共线反铁磁态不再是基态，取而代之的是近简并的磁有序态。磁涨落效应抑制了长程磁有序，为超导配对创造了有利条件。

角分辨光电子能谱测量显示，间隙铁的去除显著增强了电子结构的谱特征，准粒子峰变得清晰锐利。同时，在费米面附近观测到了类狄拉克锥的线性色散结构，这与拓扑超导候选材料FeTe_1-xSe_x中的拓扑表面态特征高度相似，表明纯FeTe薄膜在拓扑量子物态研究方面具有潜在价值。

输运测量进一步证实了这一本征超导的存在：样品在退火后表现出清晰的超导转变，最高转变温度达11.4 K，并观测到典型的二维超导体BKT转变行为。通过真空退火重新引入间隙铁后，超导态可被完全抑制，再次证明了化学计量比的核心调控作用。

研究揭示了应变FeTe薄膜中化学计量比、应变与磁性之间的相互作用，解开了FeTe超导机理的长期谜题：高纯度的应变FeTe薄膜本身即具备本征超导性，而精确的化学计量比是实现这一超导态的关键前提。该研究不仅为理解铁硫族化合物中磁性与超导的竞争关系提供了全新的见解，也为制备稳定、高纯度的超导FeTe薄膜提供了可靠的路径，为后续铁基超导体的机理研究以及拓扑量子器件的构筑奠定了重要基础。

该论文第一作者为量子院博士生许浩和中国人民大学博士生姜靖，通讯作者为量子院刘充副研究员、常凯研究员、赵大鹏助理研究员以及中国人民大学刘凯教授。论文合作者还包括量子院博士生盖雪松、曹瑞琦、陈开伟，山西师范大学满潇潇，中国人民大学卢仲毅教授，量子院林海城副研究员、邓鹏副研究员，以及量子院兼聘/清华大学何珂教授。该工作得到国家科技重大专项、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、北京市科学技术委员会项目等的支持，理论研究部分还得到了国家重点研发计划的支持。