铜氧化物对密度波态能隙调制的可视化

当库珀对以有限质心动量形成时，其决定性特征是空间调制的超导能隙 $\Delta(r)$。最近，这一概念已被推广到预测存在于诸如铜氧化物等多种强关联电子材料中的对密度波（PDW）态。尽管已在库珀对隧穿中探测到铜氧化物 PDW 的迹象，但周期性 $\Delta(r)$ 调制在单电子隧穿中的独特标志从未被观测到。在此，使用一种新方法，我们在 Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_8$+$\delta$ 中发现了强烈的 $\Delta(r)$ 调制，其具有八个晶胞的周期性或波矢 $Q=2{\pi}/a_0(1/8,0)$；$2{\pi}/a_0(0,1/8)$。这构成了铜氧化物 PDW 态的首个能量分辨光谱证据。随后对 $\Delta(r)$ 调制空间排列的分析表明，该 PDW 主要是单向的，但其纳米尺度域的排列暗示了这是一个残余 PDW。同时成像的局域态密度 $N(r,E)$ 揭示了具有波矢 $Q$ 和 $2Q$ 的电子调制，这与 PDW 与超导共存时的预期一致。最后，通过可视化这些 $2Q$ 处 $N(r,E)$ 密度波中的拓扑缺陷，我们发现它们集中在 PDW 空间相位改变 $\pi$ 的区域，这与 PDW 态中半涡旋理论的预测一致。总而言之，这是从多个单电子标志出发，对经典铜氧化物 Bi$_2$Sr$_2$CaCu$_2$O$_8$+$\delta$ 中零磁场下与超导共存的 PDW 态的一个令人信服的证明。