本研究采用变分蒙特卡罗方法，对包含一个巡游轨道（轨道0）和一个准局域轨道（轨道1）的双带t-J模型中的超导电性进行了探索。核心发现是，系统呈现出稳健的轨道选择性d波超导态，该超导态完全起源于巡游的轨道0。通过对超交换能级层次的分析表明，准局域化的轨道1通过倾向于形成局域轨道间束缚态来与超导电性竞争，这些束缚态作为能量缺陷破坏了相位相干性。相应地，超导序参量随轨道1占据数的增加而单调下降。受镍酸盐La₃Ni₂O₇中超导电性的启发，这些结果强调了超越单带t-J框架的多轨道物理的关键作用，并为提高超导转变温度指明了具体途径：抑制源于局域d_{z²}轨道的参与。
通过构建双层两轨道哈伯德模型的全域相图，研究了双层镍酸盐La3Ni2O7中的轨道选择性电子关联。在半填充时体系发生莫特转变，在物理电子数下呈现强轨道选择性，表现为z²轨道电子形成层间自旋单重态。该效应导致能带结构显著重整化，带宽大幅收缩，而z²成键与反键带间的分裂仍维持在约1 eV。这些关联特征自然解释了ARPES实验观测到的轨道依赖有效质量增强和z²成键带下沉至费米能级以下，以及光学电导率中Drude权重急剧降低而带间峰位几乎不移动的矛盾现象。理论分析表明，层间反铁磁超交换作用在维持带分裂中起关键作用，且层内关联使z²带脱离费米面。该工作为理解多层镍酸盐的常态性质和高温超导机制提供了统一的微观图像。
针对双层镍酸盐La₃Ni₂O₇在常压下的非常规磁序，本文提出了一个忠实反映其晶体对称性的微观哈密顿量。通过大规模密度矩阵重正化群计算表明，在较大的Hund耦合JH作用下，由于隐藏的准一维性，模型中出现了(π/2,π/2)自旋条纹序，并在一定电子浓度范围内持续存在。在更对称的高压区域，当层间反铁磁耦合J⊥足够强时，模型表现出增强的层间配对倾向。该研究揭示了对角自旋条纹的微观起源，并确认Hund耦合JH和层间耦合J⊥是控制La₃Ni₂O₇磁序和配对倾向的关键要素。
本文使用行列式量子蒙特卡洛研究双层镍酸盐La3Ni2O7的双轨道模型，在现实色散和特定相互作用参数下，辅助场退耦合的费米子哈密顿量具有Kramers反幺正对称性，因而无符号问题。通过调节掺杂、层间隧穿和Hund耦合，作者发现体系可形成自旋单态层三重态超导，其转变温度受掺杂和Hund耦合影响；较小掺杂有利于超导，而过大掺杂会抑制甚至消除超导。层间隧穿在超导与(π,π)层间键序的竞争中起决定作用：强相互作用极限下同一对称性还导致键序不稳定性，该键序可能与实验中的神秘密度波相关，并伴随近(π,π)的自旋密度波涨落。结论指出，增强超导可考虑强破坏粒子-空穴对称性和减弱层间/子空间隧穿，后者与顶角氧空位稳定超导的作用相符。
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The recent discovery of superconductivity in pressurized bilayer nickelate La3Ni2O7 has triggered tremendous research interest. However, the experimentally observed oxygen deficiency implies that obtaining perfect stoichiometric single crystals is still challenging. The influence of oxygen deficiency on physical properties remains unexplained. Here, we construct a chemical potential phase diagram to characterize the stability of La3Ni2O7. The narrow stable region explains the difficulty of synthesizing pure samples. First, oxygen defect studies reveal that the interlayer apical oxygen vacancy has the highest defect concentrations and is responsible for oxygen deficiency. Second, unfolding band structures show as the oxygen-deficient variant increases, Ni $$3d_{\;z^{2}}$$bands shift toward a lower energy position under the Fermi level at Γ point, which is adverse to the metallization of Ni $$3d_{\;z^{2}}$$bands. Third, high-pressure calculations indicate that oxygen vacancy would destroy the hybridization of interlayer Ni $$3d_{\;z^{2}}$$orbitals, and the larger the oxygen deficiency, the higher the pressure needed to metalize the Ni $$3d_{\;z^{2}}$$bands. Thus, the oxygen deficiency would suppress the emergence of superconductivity in La3Ni2O7−δ. Our results elucidate the mechanism of oxygen deficiency for superconductivity in La3Ni2O7−δ and provide instructive guidance to the experimental research.
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