本文利用无约束Hartree-Fock方法，基于多轨道Hubbard-Hund模型，研究了低压双层镍酸盐La₃Ni₂O₇的密度波相图。计算表明，在正交相中，电子体系首先在约150 K形成波矢为Q_Y=(0,π)的双条纹自旋密度波序；随后在约130 K，纯双条纹自旋态对共度电荷密度波不稳定，出现自旋调制的双条纹有序态，表现为面内Ni1和Ni2位点的磁矩与电荷密度发生调制，形成低自旋位点。该电荷序参数比磁序参数小一个数量级，并在能带中诱导额外的能隙和折叠费米面。研究确立了La₃Ni₂O₇中自旋密度波和电荷密度波的层级关系，为理解常压有序相与高压超导相之间的关联提供了重要线索，并提出了进一步实验检验的建议。
在三层Ruddlesden-Popper镍酸盐La₄Ni₃O₁₀的常压正常态中，研究人员观测到由密度波序增强的声子热霍尔效应。该材料在约140 K发生密度波相变，热霍尔响应在转变温度以下急剧增强，热霍尔角从160 K时的1.5‰升至100 K附近的6‰，并在70 K达到约7‰的峰值，同时在热霍尔电阻率上出现两个明显平台。纵向热导率几乎不随磁场变化且电子贡献极小，证明纵向与横向热输运均以声子为主。从热霍尔数据提取的特征能量约4.1 meV，与磁振子-声子色散交叉跨越能量3.2 meV高度吻合，表明自旋密度波序诱导的磁振子-声子杂化是增强热霍尔效应的核心机制。该工作揭示了镍酸盐中自旋-晶格耦合对声子输运的显著调控，并指出这种动态耦合可能通过软化光学声子参与压制反铁磁序、促进高压下超导电性的出现，为理解非常规超导体中电荷、自旋与晶格自由度的交织提供了新视角。
本研究利用双轨道双层模型，通过多轨道和能带加和两种方法系统计算了不同拉曼通道下的电子拉曼响应，以区分双层镍酸盐超导体La₃Ni₂O₇中争议的配对对称性。通过对比多轨道与能带加和近似的拉曼磁化率，发现拉曼响应能有效区分不同配对对称性，并识别完全开缝和节状超导态中依赖于费米口袋的能隙大小。具体地，节状dₓ²⁻ᵧ²/dₓᵧ波配对在低能下表现出稳健的幂律行为，与完全开缝配对截然不同；而对于s±波配对，则可以确定β口袋上的能隙各向异性细节。研究还强调了多轨道效应对拉曼谱的关键塑造作用，并指出电子拉曼散射作为一种具有对称分辨能力的探针，能够为确定非常规超导体的超导能隙结构提供有力手段，对理解双层镍酸盐的超导机制具有重要实验意义。
本文利用密度泛函理论计算了双层无限层镍酸盐La₃Ni₂O₅F的电子结构，揭示其具有理想二维特性且存在两种截然不同的准粒子行为。采用虚拟晶体近似处理氧/氟无序后，能带计算显示常规Ni dpσ带形成空穴型费米面，而源自间隙密度的E*带则构成圆柱状电子费米面，导致体系自掺杂0.18个电子。该间隙密度分布在无顶位氧的La层间，与Ni dxz/dyz带以平行线性色散趋近M点，耦合形成近非解析的狄拉克点，表现出奇异的间隙-轨道带耦合效应。同时，dz2带通过与间隙密度相互作用产生约1 eV的对称性劈裂。这种电子与空穴行为的二相性将主导正常态输运和远红外特性，并可能影响镍酸盐的超导态，为理解无限层镍酸盐物理提供了新的视角。
该研究通过绘制超导Pr0.8Sr0.2NiO2薄膜的涡旋相图，从不同角度探究了无限层镍氧化物的超导态维度。实验发现，低无序薄膜存在准二维性质的涡旋液体-玻璃转变，而增加无序度则会驱动体系进入纯二维态。这一结果表明，纯二维性并非本征属性，而是由NiO2层间因无序增强而解耦所导致的外在现象。该工作确立了无序度作为无限层镍氧化物超导的关键调控参数，并指出无序主要存在于NiO2层内，为理解该类材料提供了两个基础性见解。
Disorder-Induced Suppression of Superconductivity in Infinite-Layer Nickelates
本研究利用共振非弹性X射线散射（RIXS）直接对比了三层镍酸盐La₄Ni₃O₁₀与双层La₃Ni₂O₇的电子和磁激发性质。结果显示，La₄Ni₃O₁₀表现出更强的巡游性，如更宽的Ni d-d轨道激发和更强的荧光背景，表明其电子关联弱于双层体系。尽管关联较弱，仍可观测到清晰的集体自旋激发，包括色散的声学和光学磁振子支以及非公度自旋密度波（SDW）。通过线性自旋波理论分析，提取出其层间超交换相互作用Jz约为22 meV，远小于La₃Ni₂O₇中的值。较弱的电子关联和减弱的层间磁交换共同解释了三层化合物超导转变温度（约30 K）显著低于双层（约80 K）的原因。该研究确立了层间磁耦合和电子关联作为层状镍酸盐超导性的关键参数，为理解这类新兴家族的超导配对机制提供了重要约束。
利用Ni $L_3$边共振非弹性X射线散射（RIXS），该工作系统研究了在相干压应变La$_{3-x}$Sr$_x$Ni$_2$O$_7$/SrLaAlO$_4$薄膜中电子与自旋激发随载流子掺杂的演变，覆盖了超导（$x=0,0.09,0.21$）与过掺杂非超导（$x=0.38$）区间。在超导薄膜中，色散自旋激发沿$[H,H]$和$[H,0]$方向持续存在，色散几乎不随掺杂变化且阻尼很小，谱权重仅适度降低，表明双条纹自旋关联保持稳健。然而在$x=0.38$的非超导薄膜中，磁响应强烈展宽和减弱，阻尼显著增强，谱权重下降约50%，标志着相干双条纹自旋激发崩溃。磁相干性随超导电性的同步消失，直接建立了层状镍酸盐薄膜中掺杂控制的磁性与超导电性之间的关联。
通过μ子自旋旋转/弛豫和电阻率测量，结合氧同位素替代，系统研究了三层Ruddlesden-Popper镍酸盐La₄Ni₃O₁₀中密度波转变的压力和同位素效应。常压下观察到两个不相称自旋密度波（SDW）转变，分别发生在132 K和80-90 K；磁结构显示外层两个Ni层呈反铁磁耦合SDW序，内层磁矩较小，且在T以下磁矩出现c轴分量。TSDW处内场突现表明SDW转变类似于一级相变，并与同一温度发生的电荷密度波（CDW）紧密交织。施加压力后，TSDW、T和TCDW均以约-13 K/GPa的速率均匀抑制，不同于双层La₃Ni₂O₇中压力增大SDW与CDW间距的行为。¹⁶O→¹⁸O替代使TCDW升高；在CDW与SDW交织区域，TSDW亦呈现显著同位素效应且与TCDW位移相近，而在T*处SDW独立演化时则无同位素效应。这些结果揭示了La₄Ni₃O₁₀中SDW与CDW的强交织本质，并指出压力诱导CDW序的抑制可能是Ruddlesden-Popper镍酸盐中高压超导的关键机制。
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。