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通过第一性原理密度泛函理论计算，系统研究了双层Ruddlesden-Popper型镍酸盐La₃Ni₂O₇薄膜中四价元素替代的电子掺杂效应。研究发现，与铜氧化物不同，铈（Ce）掺杂难以有效向低能带引入电子载流子，而锆（Zr）、铪（Hf）和钍（Th）可作为高效电子掺杂剂。这些元素替代能显著增大Ni-dz²轨道间的层间跳跃积分t⊥，可能增强层间超交换耦合J⊥，进而潜在提高超导转变温度Tc。利用约束随机相位近似评估了相互作用参数，发现电子掺杂使得低能轨道（包括Ni-dx²-y²和dz²及其杂化氧轨道）的占据增加，并改变了层内与层间轨道的电子填充比例。结构分析显示，掺杂剂离子半径的差异导致Ni-O键长变化，其中Zr和Hf引起晶格收缩，而Th掺杂效果最强。结果表明，Zr、Hf、Th是实现La₃Ni₂O₇电子掺杂的候选材料，为澄清该体系中电子配对机制的争议提供了新途径。

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通过结合密度泛函理论和动力学平均场理论，研究了无限层镍酸盐LaNiO₂在电子掺杂和空穴掺杂下电子结构、磁性与关联效应的演化。结果显示，由于稀土5d态的存在，Ni-d_{x²-y²}带的自掺杂效应呈现显著不对称：空穴掺杂强烈抑制自掺杂，而电子掺杂虽增大稀土5d电子口袋尺寸，却未有效空穴掺杂Ni-d_{x²-y²}带。这一差异直接影响磁性响应——空穴掺杂迅速压制反铁磁序，电子掺杂则使反铁磁态保持为基态。尽管存在这些差异，两种掺杂下的电子关联均由Ni-d_{x²-y²}轨道主导，表明单带描述在电子和空穴掺杂区均可能适用。