Paper

该研究以双层t-J-J⊥梯子为理论模型（受双层铜氧化物超导体和La3Ni2O7启发），其中t为面内电子跃迁、J为面内自旋交换、J⊥为层间自旋交换；作者采用密度矩阵重整化群方法，在δ=1/8–1/2的大掺杂范围内调节J⊥，并以自旋单态配对关联为主要判据，构建了双层两腿梯子的量子相图。结果表明，足够大的J⊥可在Luther-Emery液体和Luttinger液体两类母态中驱动层间超导：耦合两个Luther-Emery液体时，面内超导可经有限掺杂区间的中间电荷密度波相或直接转变为层间超导，该CDW相似由δ=1/4时两腿梯子的CDW态发展而来；耦合两个Luttinger液体时，大J⊥使体系进入层间超导，而在中间J⊥下，面内Luttinger液体特征保持稳定，层间超导则呈现幂指数Kzz_SC~1的增强准长程有序。三层梯子结果进一步表明，强J⊥可在更宽掺杂范围稳定层间超导，为理解双层铜氧化物和镍酸盐中的层间配对提供了数值依据。

The recent discovery of high-temperature superconductivity in bilayer nickelate La3Ni2O7−δ single crystals under high pressure has sparked significant interest in the correlated electronic physics and unconventional pairing mechanisms within Ruddlesden-Popper phase nickelates, where the oxygen content plays a crucial role in both structure and superconductivity. Here we report the evolution of the structure and density wave order in La3Ni2O7−δ single crystals at ambient pressure under various oxygen annealing conditions. Structural analysis reveals that with the increase of annealing oxygen pressure, La3Ni2O7−δ undergoes a structural phase transition from an orthorhombic to a tetragonal phase. Magnetic torque measurements indicate that the density wave order, present in the orthorhombic phase, vanishes upon transition to the tetragonal structure, accompanied by an abrupt change in carrier concentration. A phase diagram illustrating the dependence of both the crystal structure and density wave order on the annealing oxygen pressure is mapped. Our findings suggest a promising pathway for studying the interplay between structure, density wave order, and superconductivity in bulk nickel-based materials.

该论文通过互感法系统测量了无限层镍基超导体Nd1-xSrxNiO2在掺杂超导穹顶内的超流密度。研究发现，超流刚度较弱，且与超导转变温度Tc呈近似平方根关系。同时，观察到Nd的4f磁矩与超流之间存在强烈的相互作用，导致低温下超流密度显著被抑制，其效应远超简单的顺磁解释，暗示了磁有序与超导相的耦合。这些结果表明，超导相位涨落在限制Tc中起重要作用，并揭示了稀土磁性离子与超流之间意想不到的强耦合。

本文报道了利用高压高温（3.25 GPa、1400 ℃）助熔剂法首次成功合成钐基三层Ruddlesden-Popper镍酸盐Sm₄Ni₃O₁₀₋δ单晶。单晶X射线衍射和粉末衍射精修表明其结构为正交Pbca空间群，沿c轴Ni−O−Ni键角约152.4°，明显偏离180°。磁化与输运测量在常压下一致观测到约180 K的密度波转变；施加高达80 GPa压力可部分抑制绝缘行为和密度波序，但未观察到超导。密度泛函理论计算显示3d_z²和3d_x²−y²轨道与其他t₂g轨道分离，是费米面的主要贡献。该结果表明Ni−O−Ni键角的严重偏离可能阻碍超导出现，新合成的Sm₄Ni₃O₁₀₋δ为研究RP镍酸盐基础物理提供了独特平台。

本研究在高度还原且导电的SrTiO₃衬底上制备了缺氧镍酸盐薄膜，通过迈斯纳效应和输运测量观察到超导起始温度达到50–70 K，并在20–25 K实现零电阻，表明超导存在于薄膜中的岛状区域。在约48 K处出现巨大的顺磁迈斯纳效应峰，进一步支持了该温度附近的超导转变。此外，还观测到非互易、无磁滞的超导二极管效应，其极性可完全偏振并反转。薄膜由多种Ruddlesden-Popper相（包括无限层相）混合构成。这些增强的超导特性归因于缺氧薄膜与高度还原的SrTiO₃衬底的协同作用。

双层Ruddlesden-Popper镍酸盐在高压下呈现近80 K的超导电性，而近期通过外延应变在常压下稳定了RA₃Ni₂O₇（RA为稀土或碱土元素）超导薄膜，使输运、光谱、显微及器件测量成为可能。本综述总结了常压超导双层镍酸盐薄膜的实验进展，涵盖合成路线、氧计量比、衬底诱导应变、正常态输运、超导性质、掺杂相图以及动量分辨电子结构。当前未解决的关键问题包括：纯相超薄膜的可重复性、两步超导转变的微观起源、氧缺陷和衬底掺杂的作用、Ni 3dz₂衍生γ带的位置以及配对对称性。文章最后指出，未来需建立晶体结构、轨道重建与超导电性之间更定量的联系，以深入理解此类非常规高温超导体系。

本研究通过第一性原理模拟，结合约束随机相位近似和从头算分子动力学，系统分析了La₃Ni₂O₇在超导压力范围内的电子关联行为。结果显示，伴随结构相变，Ni的e_g轨道有效在位排斥显著增强，归因于轨道局域化与竞争屏蔽通道（特别是spacer层La能带）之间的动态平衡。该增强区域与实验观测的右三角形超导穹顶高度吻合，且在18 GPa处关联强度达到峰值，对应最高超导临界温度。有限温度模拟进一步澄清了结构相图边界，而Ac₃Ni₂O₇的计算则确认A位阳离子在压力驱动电子关联演化中的关键作用。这些结果直接揭示了结构变化如何通过调控电子关联强度驱动非常规超导电性。

该研究利用软X射线吸收光谱系统研究了PrNiOₓ薄膜在拓扑还原各中间阶段（x=2-3）的变化。通过比较Ni-L边实验光谱与单团簇及双团簇配位场模型计算，发现所有样品均未呈现纯d⁹电子构型。基于电荷和规则的定量分析表明，即便在最大程度还原的薄膜中，镍3d空穴的平均数仍为1.35，而超导样品的空穴数更高，这质疑了此前关于空穴掺杂极限的假设。还原过程中氧K边吸收光谱的同步变化表明，即使在最还原的薄膜中也存在氧2p空穴。综合结果指出，自掺杂效应与氧非化学计量共同导致了复杂的空穴掺杂机制。

研究显示，La₂PrNi₂O₇₋δ薄膜中的两步超导转变源于其颗粒超导性质，即两种不同临界温度的超导颗粒相通过约瑟夫森结网络共存耦合。通过脉冲激光沉积制备的薄膜在臭氧退火后，输运测量发现即使在30 K附近残余电阻极小的情况下，仍出现明显的次级低温转变，导致零电阻温度仅约10 K。磁电阻滞后现象及对弱磁场的敏感响应与颗粒超导体的有效场模型一致，排除了自旋玻璃相的可能性。结构表征表明，氧不均匀性和局部结构紊乱（如单层相插层）是产生两相分离的主要原因。该发现揭示了双层镍酸盐薄膜中复杂超导行为的微观机制，并强调改善氧均匀性是实现更高零电阻温度体超导的关键，为后续光谱学研究奠定基础。

本研究对高结晶度的过掺杂无限层镍酸盐La₁₋ₓSrₓNiO₂薄膜（x=0.20-0.24）进行了系统的磁输运测量，在高达62 T的脉冲磁场中揭示了正常态的两个显著特征：磁电阻不遵循Kohler定则，在高H/T极限下表现为H线性行为；同时，正常态电阻率在30 K以下始终呈现T²依赖关系。结果表明，在该模型非常规超导体中，H线性磁电阻与T²电阻率共存，为理解无限层镍酸盐中承载超导电性的正常基态的输运特性提供了新信息。