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获得宏观尺度上原子级平整的单晶薄膜是研究二维宏观电子性质的前提条件。在本论文中,首先,我们通过去离子水刻蚀、盐酸溶液腐蚀和纯氧气氛中退火等步骤,获得了台阶有序、具有单一钛氧面(TiO2)终止的原子级平整表面的钛酸锶SrTiO3(001)(STO)衬底。然后,我们利用分子束外延(MBE)生长方法,在STO衬底上实现了大面积原子级平整的FeSe薄膜的异质外延生长,并且利用综合物性测量系统(PPMS)和扫描隧道显微镜(STM)研究了单层FeSe薄膜的超导特性。本论文的研究工作主要包括以下两个方面：(1)通过去离子水刻蚀、盐酸溶液腐蚀和纯氧气氛中退火等步骤,我们成功获得了台阶有序、具有单一Ti02终止的原子级平整表面的SrTiO3(001)衬底。在处理衬底过程中,腐蚀性酸的选择和退火过程中氧流量的控制这两个因素至关重要。实验中,区别于传统方法(使用缓冲氢氟酸溶液腐蚀STO衬底),我们使用体积分数约为10%的盐酸对STO衬底进行腐蚀,这样得到的衬底更适合于生长FeSe薄膜；退火过程中,氧流量的控制影响着STO表面上SrO面与Ti02面的分布。实验中,我们精确调控后期退火过程中的纯氧流量为38.5ml/min。(2)在台阶有序、具有单一Ti02终止的原子级平整表面的SrTiO3(001)衬底上成功制备了大面积原子级平整的FeSe单晶薄膜。在FeSe薄膜的分子束外延生长中,选择适当的Fe源和Se源束流以及衬底的温度是关键因素。对样品的退火过程会增强FeSe薄膜的结晶性以及它与STO衬底间的结合强度。通过输运测量,我们发现单位原胞(Unit Cell)厚度的FeSe薄膜具有高温超导电性。经过非原位输运测量得到的超导转变温度高于29K,其超导的增强来源于FeSe薄膜与SrTiO3(001)衬底构成的异质界面,是一种“界面超导”。通过施加门电压,我们可以在一定范围内调节单层FeSe薄膜的超导转变温度。