Ca 掺杂 YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ 中的交替解理结构与电子非均匀性

YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\delta}$ (YBCO) 具有优异的宏观超导特性，其 $T_\mathrm{c}$ 高达 93 K，$H_{c2}$ 高达 150 T。然而，其纳米尺度的电子结构仍然是个谜，因为解理样品的表面附近无法保持类体材料的电子特性，从而难以被局域或表面敏感探针轻易探测。有假说认为，在 Y 位进行 Ca 掺杂可以诱导一个交替的解理面，从而缓解这一问题。我们使用扫描隧道显微镜 (STM) 研究了无 Ca 和 10% Ca 掺杂的 YBCO，发现 Ca 掺杂的样品确实在一个交替平面上解理，产生了一个空间无序的部分 (Y,Ca) 层。我们的密度泛函理论计算支持了 Ca 掺杂 YBCO 中这种新解理面出现的可能性增加。在此表面上，我们成像了一个平均值为 24 $\pm$ 3 meV、特征长度为 1-2 nm 的超导能隙，这与 Bi 基高温超导体相似，但这是 YBCO 家族中首张能隙非均匀性图谱。