今日速览: 今日的亮点工作聚焦于对Ruddlesden-Popper相双层镍酸盐超导机制与相图演化的多角度探讨。在[1]中,一篇综述系统总结了La₃Ni₂O₇薄膜在常压超导方面的突破性进展,强调了通过外延压应变实现超导相稳定、以及关于费米面拓扑结构的争议性ARPES结果,指出弱耦合理论预测了s±或d波配对可能,但关键问题尚未彻底解决。[2]则从理论出发,提出轨道空间双层模型(OSBM)并预测空穴掺杂的还原型La₃Ni₂O₆可能是一种新型超导体,其配对机制与La₃Ni₂O₇截然不同——在incipient-band情形下由轨道间相互作用驱动产生s±波超导,为镍酸盐超导家族开辟了全新的理论方向。[3]的实验工作揭示了压缩应变双层镍酸盐薄膜中超导半圆顶的普遍存在,通过对氧化学计量的精细调控,发现氧空位引入的强散射导致颗粒状超导-绝缘体转变而超导起始温度不变,而间隙氧主要影响载流子浓度,这一相图特征在不同稀土组合和碱土掺杂样品中均一致出现,为理解电子不均匀性与超导涌现的关联提供了关键实验依据。 本期论文投稿处理时间范围:2026-03-13 08:00 至 2026-03-13 08:00(北京时间)。

1. Progress of ambient-pressure superconductivity in bilayer nickelate thin films

总结: 这篇综述总结了双层镍酸盐La₃Ni₂O₇薄膜在常压超导方面的最新进展。通过外延应变工程,利用SrLaAlO₄等衬底提供的压应变,成功在常压条件下稳定了超导相,这与块材高压超导的发现形成重要突破。实验表征方面,角分辨光电子能谱(ARPES)测量揭示了存在争议的费米面拓扑结构,不同研究组的观测结果有所差异,这可能源于薄膜生长条件的差异。在提高超导转变温度(Tc)方面,通过增大压应变和优化生长技术(如巨型氧化原子层外延),可使Tc达到约60K。理论研究聚焦于电子结构和配对对称性,弱耦合方法(如随机相位近似和泛函重整化群)预测了s±波或d波配对,而重整化平均场理论则指出节点d波配对的可能性。然而,费米面上电子袋在超导中的具体作用、晶格比与Tc的关系等关键问题尚未完全阐明。这些进展表明双层镍酸盐薄膜是一个高度可调且极具前景的高温超导研究平台。


2. Theoretical proposal of superconductivity in hole-doped reduced bilayer nickelate La3Ni2O6: a manifestation of orbital-space bilayer model with incipient bands

总结: 本研究将多轨道Hubbard模型与双层Hubbard模型建立对应,提出轨道空间双层模型(OSBM),其中轨道能级差ΔE的作用类似于真实空间双层模型中的层间跃迁,且超导在incipient-band区域得到增强。基于此,理论预测在适当空穴掺杂下,还原型双层镍酸盐La₃Ni₂O₆可作为OSBM超导体候选。通过第一性原理构建紧束缚模型,发现由于缺乏外部顶角氧,Ni的d_{x²-y²}轨道与其他d轨道之间存在大的ΔE。利用涨落交换近似计算表明,在incipient-band情形下,由轨道间相互作用驱动可产生s±波超导电性,超导能隙函数在d_{x²-y²}带与其他d轨道带之间变号。同时,研究还考察了原子替代和压力下晶体结构的能量与动力学稳定性。尽管La₃Ni₂O₇与La₃Ni₂O₆化学式相似,但该工作指出后者可能实现完全不同的配对机制。


3. A superconducting half-dome in bilayer nickelates

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  • 作者: Yidi Liu, Bai Yang Wang, Jiarui Li, Yaoju Tarn, Lopa Bhatt, Michael Colletta, Yi-Ming Wu, Cheng-Tai Kuo, Jun-Sik Lee, Berit H. Goodge, David A. Muller, Zhi-Xun Shen, Srinivas Raghu, Harold Y. Hwang, Yijun Yu
  • 机构: Cornell University, Stanford University, Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids, SLAC National Accelerator Laboratory, Fudan University
  • 链接: https://arxiv.org/abs/2603.12196
  • 论文页面: A superconducting half-dome in bilayer nickelates

总结: 在压缩应变双层镍酸盐薄膜中,通过连续调控氧化学计量,研究人员发现了一个超导半圆顶。从最优超导态出发,增加氧含量会逐渐抑制超导,使其向金属相转变;而减少氧含量则驱动颗粒状超导体-绝缘体转变,但超导起始温度保持不变。这种半圆顶结构源于间隙氧与氧空位的不同作用:前者主要通过掺杂效应调控载流子浓度,后者则引入强散射导致电子不均匀性。实验表明,这一半圆顶在不同稀土组合及有无碱土掺杂的样品中一致出现,揭示了双层镍酸盐相图的普遍特征。该发现为理解相关电子体系中超导的涌现与消亡提供了新视角。