多层（三层或四层）铜基超导体通常拥有相比于单层或双层体系更高的超导转变温度（Tc）。然而，长期以来对多层体系，尤其是Tc高于液氮温度（77K）的四层铜基超导体的直接电子结构和超导能隙测量的缺乏，阻碍了人们对多层铜基超导体系中超导增强机制的全面理解 。

本工作利用角分辨光电子能谱，深入研究了具有 T_c= 110 K的四层铜基超导体 (Cu, C) Ba₂Ca₃Cu₄O_11+d (CuC-1234) 的电子结构，首次揭示了该体系中内层CuO₂面与外层CuO₂面展现出截然不同的超导行为，与已报道的三层铜基超导体中的情况形成鲜明对比 。研究发现，过掺杂的外层CuO₂面在远低于材料体T_c的温度（ ~70K）下才演化出自身的超导能隙并展现出相干性；而欠掺杂的内层CuO₂面则在110 K的T_c处就展现出了极大的配对强度和相干强度。这一发现表明，没有顶角氧的内层CuO₂面即使在极度欠掺杂（0.07 holes/Cu）且与外层CuO₂面耦合很弱的情况下，依然能对体系高达110 K的超导电性作出主导贡献 。这些发现为理解多层铜基高温超导体的微观物理图像提供了全新的实验证据与视角 。

该工作近日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters, 136, 186401 (2026).)，博士生孙刑天为第一作者，标题为“Distinct Behaviors of Inner and Outer Planes in Quadruple-Layer Cuprate (Cu, C) Ba₂Ca₃Cu₄O_{11+ d}” 。

图：（a）(Cu, C) Ba₂Ca₃Cu₄O_11+d的费米面形貌。（b）α₁、α₂带（外层铜氧面）和β带（内层铜氧面）超导能隙大小随动量位置的演化。（c）α1、α2 和 β带超导能隙大小随温度的演化。（d）内层、外层铜氧面所对应的超导相干强度随温度的演化。