欠掺杂铜氧化物中由局域配对涌现的全局相位相干

在铝等常规金属超导体中，大量弱束缚库珀对一旦开始形成便立即获得相位相干。相比之下，铜氧化物高临界温度（$T_c$）超导体属于截然不同的类别。为解释高$T_c$，吸引配对相互作用预期较强且相干长度较短。作为掺杂的莫特绝缘体，铜氧化物已知具有较低的超流密度，因而易受相位涨落影响。已有提出，配对与相位相干在铜氧化物中可能分别发生，且$T_c$对应于由超流密度控制的相位相干温度。为阐明铜氧化物中配对与相位有序的微观过程，此处我们使用扫描隧道显微镜对欠掺杂$\rm Bi_2La_xSr_{2-x}CuO_{6+{\delta}}$中电子态的演化进行成像。即使在绝缘样品中，我们也在具有棋盘序的小岛上观察到从莫特绝缘体到超导体型谱的平滑交叉，并出现遵循八重态模型的准粒子干涉图样。每个棋盘 plaquette 约含两个空穴，并呈现条带状内部结构，对超导特征有强烈影响。跨越绝缘体到超导体边界时，局域谱在定性上保持不变，而准粒子干涉变为长程。这些结果表明，具有内部条纹的棋盘 plaquette 在铜氧化物局域配对中起关键作用，且一旦其空间占据超过阈值便建立全局相位相干。