从谱学成像扫描隧道显微镜看铜氧化物超导相与赝能隙相的电子结构

我们综述了利用谱学成像扫描隧道显微镜（SI-STM）探测欠掺杂铜氧化物电子结构的研究。在 d 波超导（dSC）相和赝能隙（PG）相中均观察到两类不同的电子态。第一类由均匀 d 波超导体的色散 Bogoliubov 准粒子激发组成，存在于较低能量尺度 $E=\Delta_0$ 以下。我们发现，离域 Cooper 配对的 Bogoliubov 准粒子干涉特征被限制在一个 k 空间弧上，该弧终止于连接 $k=\pm(\pi/a_0,0)$ 与 $k=\pm(\pi/a_0)$ 的线附近。该弧随空穴密度降低而连续收缩，若其代表一个空穴口袋的前侧，且该口袋后方以 $k=\pm(\pi/a_0,0)$ 与 $k=\pm(0,\pi/a_0)$ 之间的连线为界，则 Luttinger 定理可得以满足。在两个相中，对于 $|E|<\Delta_0$ 的态，仅检测到 d 波超导体所具有的破缺对称性。第二类态出现在赝能隙能量尺度 $E=\Delta_1$ 附近。此处非色散的电子结构在每个单胞内打破了预期的 90° 旋转对称性，至少降至 180° 旋转对称性。这种 $Q=0$ 的电子对称性破缺最初是通过使用向列（$C_2$）对称性度量，检测到每个单胞内两个氧位点的电子不等效性而发现的。在 $E=\Delta_1$ 处，非公度非色散的电导调制与这种单胞内电子对称性破缺共存，局域地同时打破旋转和平移对称性。其特征波矢 $Q$ 由 Bogoliubov 准粒子干涉终止的 k 空间点决定，因此随掺杂连续变化。在 $E\sim\Delta_1$ 处共存的两种不同破缺电子对称性态（$Q=0$ 和有限 $Q$）在 dSC 相和 PG 相中无法区分。