Site-selective Mott transition in rare earth nickelates
结合密度泛函和动力学平均场论计算表明，显着的金属-绝缘体转变的稀土镍酸盐钙钛矿中产生的位置选择性莫特相，其中的$d$ -电子的一半的Ni离子被本地化，形成一个波动的时刻，而$d$ -电子的其他Ni离子形成一个单线态与周围的氧离子上的空穴。计算再现镍酸盐材料中观察到的关键特征，包括在顺磁状态下的绝缘间隙，Ni位点之间的静态磁矩的强烈变化和不存在“电荷序”。结构和绝缘性能之间的连接被记录。择位Mott转变可能是描述相关材料中更广泛适用的概念。
2012-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Bond disproportionation and dynamical charge fluctuations in the perovskite rare earth nickelates
我们提出了一个理论描述的局部电子性质的钙钛矿稀土镍酸盐-材料具有负电荷转移能，强O $2p$ - Ni $3d$共价，和呼吸模式晶格畸变的起源高度研究的金属-绝缘体和反铁磁有序过渡。利用一个完整的轨道，全相关的双集群的方法，我们发现强烈的电荷波动与债券的解释。独特的双集群制定允许列入必要的轨道简并和库仑相互作用计算共振X射线光谱响应，我们发现良好的协议与既定的实验结果。这种以前没有的，理论和实验之间的关键联系提供了最近提出的键重离子化理论的验证，并提供了一种分析方法的镍酸盐和其他高价过渡金属化合物的工程阶段的光谱研究。
2016-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
PERSPECTIVE: Emergent phases in rare earth nickelate heterostructures
通过轨道工程预测LaNiO $_3$层中的高$T_c$超导性在过去十五年中已经引起了广泛的研究努力。在此期间，大量的基于具有钙钛矿结构的稀土镍酸盐家族的薄膜和异质结构被合成和探索。在这个简短的角度来看，我们简要地回顾了散装$RE$ NiO $_3$的复杂性，突出了几个最近的研究结果，在异质结构包含$RE$ NiO $_3$和另一种过渡金属氧化物之间的界面的新兴现象。最后，我们概述了潜在的有趣的未来方向与时域动力学利用新的莫特和拓扑相的人工结构的$RE$ NiO $_3$。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Energetics of the coupled electronic-structural transition in the rare-earth nickelates
稀土镍酸盐表现出金属-绝缘体的转变，伴随着结构扭曲，打破了以前等价的镍网站之间的对称性。这种耦合的电子结构不稳定性的定量理论描述是极具挑战性的。在这里，我们解决这个问题，同时考虑到结构和电子自由度使用电荷自洽组合的密度泛函理论和动力学平均场论，连同筛选的相互作用参数从约束随机相位近似。我们的总能量计算表明，耦合到一个电子不稳定性的电荷pectionated绝缘状态是至关重要的稳定的结构畸变，导致一个明确的一阶字符的耦合过渡。整个系列的八面体旋转的减少抑制了这种电子不稳定性，同时增加了有效库仑相互作用的屏蔽，从而削弱了负责金属-绝缘体转变的相关效应。我们的方法可以获得准确的值的结构畸变，从而有利于全面的理解，定性和定量的结构特性和电子相关效应之间的复杂的相互作用，在整个镍酸盐系列。
2019-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural origins of the properties of rare earth nickelate superlattices
在LaNiO 3/SrTiO 3超晶格的NiO 6八面体倾斜定量使用位置平均会聚束电子衍射在扫描透射电子显微镜。结果表明，保持氧八面体连接整个接口控制的八面体倾斜的LaNiO 3层，它们的晶格参数和它们的输运性质。与在一侧连接到衬底的膜和层不同，超晶格中的后续LaNiO 3层表现出八面体倾斜向体值的弛豫。这种弛豫促进SrTiO 3层的相关倾斜，并与导电性增强的LaNiO 3层的超晶格相对于个别薄膜。
2013-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Correlation-temperature phase diagram of prototypical infinite layer rare earth nickelates
空穴掺杂的无限层状镍酸盐RNiO_2（R = Nd，Pr，La）超导电性的发现引起了人们的极大兴趣。低能多体态的确切图景还没有出现。基于我们嵌入的动力学平均场论计算，我们对低能物理提供了新的见解，并提出了关联（U）-温度（T）相图。其主要特征是低T费米液体（FL）相，高T居里-外斯制度，和反铁磁相在一个狭窄的U-T区域。我们关联的FL阶段的发病与部分屏蔽的Ni-d时刻，然而，在较低的温度下发生全面屏蔽。这可能与传导电子不足以有效屏蔽Ni-d矩有关，暗示Nozieres耗尽原理。我们的研究结果表明，RNiO 2是在顺磁状态，接近反铁磁圆顶，使磁波动可行。这可能是超导性的结果。
2022-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay between breathing mode distortion and magnetic order in rare-earth nickelates $R$NiO$_3$ within DFT+$U$
我们提出了一个系统的密度泛函理论（DFT）加哈伯德$U$研究的结构趋势和不同的磁有序状态的稳定性，整个稀土镍酸盐系列，$R$ NiO $_3$，与$R$从Lu到La。特别是，我们调查如何磁秩序，稀土离子的变化，和哈伯德相互作用$U$影响镍网站之间的键长partiationation。我们的研究结果表明，可以得到的结构参数是非常好的协议与目前的实验数据，和DFT+ $U$是在原则上能够捕捉到最重要的结构趋势的镍酸盐系列。然而，键长伸缩的幅度非常强烈地依赖于用于Hubbard $U$参数的特定值，也依赖于计算中施加的磁序的类型。关于不同磁序的相对稳定性，与实验观察一致的实际反铁磁序对于小的$U$值是有利的，并且与朝向系列末端的铁磁状态（即，朝向$R$ =Pr）。然而，似乎铁磁态的稳定性通常被高估的DFT+ $U$计算。我们的工作为更详细的实验研究提供了一个深刻的起点，也为未来使用更先进的计算技术的研究提供了一个深刻的起点，例如，DFT结合动力学平均场论。
2017-10-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phase formation in hole- and electron-doped rare-earth nickelate single crystals
本文通过高压光学浮区法生长稀土镍酸盐单晶，系统研究空穴、电子及自掺杂对相形成的影响，发现掺杂超过8%时发生相分离，而低掺杂钙钛矿相晶体电阻率降低且磁响应受抑制，为调控其电子态提供了新见解。
2023-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
First-principles study of electron and hole doping in perovskite nickelates
稀土镍酸盐R $^{3+}$ Ni $^{3+}$ O $_3$（R=Lu-Pr，Y）在其体相中表现出显著的金属-绝缘体转变，其温度可以通过稀土半径调节。这些化合物也是新发现的无限层RNiO 2超导体的母相。虽然密集的理论工作已经致力于了解的起源中的金属-绝缘体转变的散装，只有少数研究的作用，空穴和电子掺杂的稀土替代RNiO $_3$材料。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了空穴和电子掺杂对镍酸盐SmNiO 3的影响。我们进行计算，没有哈伯德像U势的Ni 3d水平，但与元GGA更好地修正自相互作用的错误。我们发现，在低掺杂，极化子的形成与中间局域态的带隙导致半导体行为。在更大的掺杂，中间状态蔓延越来越多的带隙，直到它们合并的价带（空穴掺杂）或导电（电子掺杂）带，最终导致在25%的R阳离子取代的金属状态。这些结果让人想起文献中的实验数据，并表明DFT模拟没有任何经验参数是合格的相关氧化物中的掺杂效应的研究和探索的机制，稀土镍酸盐的超导相。
2021-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Antiferromagnetic metal phase in an electron-doped rare-earth nickelate
本研究发现低电子掺杂的稀土镍酸盐NdNiO3可在保留镍位点反铁磁有序的同时形成新金属相，验证了零场平面霍尔效应的自旋读写能力，拓展了其相图并为自旋电子应用提供可能。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning bad metal and non-Fermi liquid behavior in a Mott material: rare earth nickelate thin films
超过Mott-Ioffe-Regel极限的电阻（称为坏金属行为）和非费米液体行为是许多强关联材料正常状态的普遍特征。在这里，我们建立的条件，导致坏的金属和非费米液相在NdNiO 3，表现出一个原型，带宽控制的金属-绝缘体过渡。我们表明，电阻饱和是由Ni eg轨道分裂，这可以通过在外延膜中的应变调谐，在一定条件下引起不良的金属行为的外观的大小。结果揭示了一个交叉到非费米液态金属相的性质，并提供了一个强本地化的预测标准。他们阐明了一个看似复杂的相行为作为薄膜应变和约束的函数，并提供轨道工程和新设备的指导方针。
2015-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable disorder and localization in the rare-earth nickelates
稀土镍酸盐是一个丰富的运动场的运输性能，已知主机非费米液体的字符，电阻饱和和金属绝缘体的转变。我们报告了在LaNiO 3中存在可调无序辐射诱导的输运的研究。虽然原始的LaNiO 3样品是金属的，但高度辐照的样品在所有温度下都显示出绝缘行为。使用辐照通量作为调谐手柄，我们发现一个中间区域托管金属-绝缘体过渡。这种转变属于Mott-Ioffe-Regel制度，其中平均自由程与晶格间距相当。在高温金属制度，我们发现从非费米液体的费米液体的字符的转变。在金属-绝缘体过渡的绝缘侧，我们发现的行为是一致的弱本地化。这反映在与场的平方成比例的磁阻和电阻率中。在高辐照绝缘样品中，我们发现与可变范围跳跃的良好协议，符合安德森局域化。我们发现定性类似的行为在厚PrNiO 3薄膜以及。我们的研究结果表明，离子辐照可以用来定制运输，作为一个很好的工具来研究物理的本地化。
2018-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The driving force for charge ordering in rare earth nickelates
我们发现，在稀土镍酸盐钙钛矿的电荷有序（更准确地说，两个亚晶格键的分离）是密切相关的负电荷转移能量。通过添加一个额外的潜在的Ni d状态，我们能够改变的电荷转移能量和计算放松的结构从头算框架内。结果表明，Ni-O键长差和有序态磁矩的大小与电荷转移能有关，当有效电荷转移能为负值时，Ni-O键长差和有序态磁矩的大小与电荷转移能有关。
2017-01-24 cond-mat.str-el
Influence of $f$ Electrons on the Electronic Band Structure of Rare-Earth Nickelates
最近，在空穴掺杂的镍酸盐NdNiO $_{2}$的无限层中发现了超导电性。与此相反，LaNiO $_{2}$中的超导性仍在争论中。这表明$f$电子对无限层镍酸盐的电子结构和配对机制起着至关重要的作用。在这里，我们讨论的作用，电子相关性的$f$的电子状态和它们对电子结构的影响。我们表明，晶格参数与实验值吻合良好，独立于DFT+ $U$方法中所选择的参数。增加库仑相互作用$U$倾向于使$f$态远离费米能级。令人惊讶的是，独立的位置$f$状态相对于费米能量，这些状态中发挥重要作用的电子能带结构，这可以反映在修改的NdNiO $_{2}$有效模型。
2023-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Origin of metal-insulator transition in rare-earth Nickelates
本研究推翻了稀土镍酸盐金属-绝缘体转变由晶格畸变驱动的传统共识，指出磁相互作用是核心驱动力，低对称结构形变支撑的Ni自旋歧化是能隙打开的关键。
2025-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Terahertz-driven ultrafast dynamics of rare-earth nickelates by controlling only the charge degree of freedom
本文利用太赫兹脉冲仅驱动电荷自由度，在稀土镍酸盐中实现纯电子性、超快且局域的 Mott 绝缘体-金属转变，并揭示了绝缘态与金属态不同的电子弛豫路径，为高性能光电子器件应用提供新思路。
2025-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evolution of terahertz third harmonic response across rare-earth nickelate phase-diagram
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿罗森多夫赫尔姆霍兹中心）；Institute of Solid State and Materials Physics, TUD Dresden University of Technology（德累斯顿工业大学固相与材料物理研究所）；Department of Physics, Indian Institute of Science Education Research Bhopal（博帕尔印度科学教育与研究大学物理系）；Institut für Theoretische Physik, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学理论物理研究所）
研究稀土镍酸盐中太赫兹三次谐波产生，发现其幅度对电子和磁相强度高度敏感，并开发了广义理论以增强非线性。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mott Electrons in an Artificial Graphenelike Crystal of Rare-Earth Nickelate
对组成原子的周期性几何排列的确定性控制是材料性质的支柱，其与相互作用一起定义电子和磁性基态。根据这一概念，一个双层的原型稀土镍酸盐，NdNiO $_3$，结合一个介电间隔，LaAlO $_3$，已分层沿伪立方[111]方向。得到的具有磁性3 $d$电子的人造石墨烯样Mott晶体具有反铁磁关联。此外，共振X射线线性二色性测量和\textit{ab-initio}计算的组合揭示了有序的轨道图案的存在下，这是无法实现的无论是散装镍酸盐或镍酸盐基异质结构沿[001]方向生长。这些发现突出了另一个有前途的场地设计新的量子多体状态凭借几何工程。
2016-02-09 cond-mat.str-el
Total energy calculations using DFT+DMFT: computing the pressure phase diagram of the rare earth nickelates
一个完整的实施$ab$ $initio$密度泛函加动力学平均场论（DFT+DMFT）形式主义进行总能量计算和结构弛豫的建议和实施。该方法适用于稀土镍酸盐钙钛矿的结构和金属-绝缘体转变作为稀土离子，压力和温度的函数。与以往的DFT和DFT+ $U$理论相比，本方法解释了实验观察到的$La$ NiO $_3$的结构和其他钙钛矿的绝缘性质，定量地再现了压力和稀土元素平面上的金属-绝缘体和结构相图。相变的热力学的温度依赖性表明，热转变是由声子熵效应驱动的。
2014-09-15 cond-mat.str-el
Rare-Earth Control of the Superconducting Upper Critical Field in Infinite-Layer Nickelates
在超导无限层镍酸盐中改变稀土元素的后果一直备受争议。在这里，我们显示了惊人的差异的幅度和各向异性的超导上临界场的La，Pr，和Nd-镍酸盐。这5个区别来源于晶格中稀土离子的4f电子特征：它们对于La 3+是不存在的，对于Pr 3+单重态基态是磁性的，并且对于Nd 3 + Kramer双重态是磁性的。在Nd-镍酸盐中发现的独特的极角和方位角相关的磁阻可以被理解为来自Nd 3 + 4f矩的磁贡献。在没有稀土效应的情况下，我们发现镍酸盐广泛违反泡利极限。这种强大且可调的超导性表明了未来高场应用的潜力。
2022-05-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Multiferroicity in a spin-chain compound, Tb2BaCoO5, with exceptionally large magnetodielectric coupling in polycrystalline form
我们报告的详细调查结果的磁化强度，热容量，介电，热电流，和磁（双）电测量Tb2BaCoO5，属于迄今为止未开发的自旋链钴酸盐家族，R2BaCoO5（R=稀土）。磁性测量表明，该化合物在（T_N=）18.8 K处发生反铁磁转变，在T_N以下40 kOe以上存在自旋重取向。作为温度和磁场的函数测量的介电和热电流数据确定该化合物是II型多铁性材料。我们想强调的最有趣的发现是，观察到的值的磁介电效应超出变磁过渡场是最大的（接近55%，低于10 K，H= 100 kOe）有史以来报道的多晶化合物在散装形式，从而提供了一个希望，找到一个单相多晶化合物在室温下，使应用程序的便利。
2018-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial Stabilization of Ultrathin Films of Rare-Earth Nickelates
本文报道了在YAlO_3（YAO）衬底上用间歇脉冲激光外延生长高畸变EuNiO_3（ENO）薄膜的研究。通过对镍酸盐薄膜外延相空间的映射，发现最佳生长温度与Goldschleman容限因子成线性关系。考虑到吉布斯能量的扩展膜，这种经验的趋势进行了讨论，在外延稳定和升级的晶格能量，由于晶格畸变和对称性下降。这些发现是其他复合氧化物钙钛矿的基础，并为以超薄膜形式合成其他钙钛矿结构提供了途径。
2011-12-22 cond-mat.str-el
Physics of ultrathin films and heterostructures of rare earth nickelates
具有关联电子的过渡金属氧化物的电子结构可以在Zaanen-Sawatzky-Allen框架内合理化。在简要描述了目前的电子行为的范例，我们专注于物理学的稀土镍酸盐作为一个原型的复杂性内出现的电荷转移制度。通过异质结构实现高$T_c$铜酸盐的物理学的有趣前景导致了大量的努力以超薄形式外延稳定这些材料。由于外延应变、量子限制和界面电荷转移的影响，在这种人工结构中出现了大量的新现象。本文综述了人工稀土镍酸盐的研究现状，试图揭示其电、磁行为与晶体结构之间的内在联系。最后，我们讨论了未来的方向，以解开有关起源的金属-绝缘体过渡，氧空穴的作用，和真正的性质的反铁磁自旋配置在超薄极限的难题。
2016-06-29 cond-mat.str-el
Ground state oxygen holes and the metal-insulator transition in the negative charge transfer rare-earth nickelates
稀土钙钛矿型镍酸盐的金属-绝缘体转变和有趣的物理性质近年来引起了人们的广泛关注。然而，对这些材料的全面理解仍然是难以捉摸的。在这里，以NdNiO 3薄膜作为一个代表性的例子，我们利用X射线吸收和共振非弹性X射线散射（RIXS）光谱的组合来解决稀土镍酸盐的复杂的电子结构的重要方面。在RIXS光谱中观察到的束缚和连续激发的不寻常的共存提供了强有力的证据，这些材料的基态中的氧2 p空穴的丰度。利用团簇计算和安德森杂质模型解释，我们表明，这些不同的光谱特征来自Ni 3d 8配置以及氧2 p价带中的空穴，证实了这些材料不服从传统的正电荷转移图片，而是表现出负电荷转移能量的建议，与最近的模型解释的金属到绝缘体的转变，在键的反折。
2016-07-22 cond-mat.str-el
Two-gap superconductivity and decisive role of rare-earth $d$ electrons in infinite-layer nickelates
通过GW计算预测无限层镍酸盐Nd0.8Sr0.2NiO2中声子介导的双能隙超导，揭示稀土d电子关键作用，并解释过掺杂Tc下降。
2024-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Low-energy description of the metal-insulator transition in the rare-earth nickelates
我们提出了一个简单的理论描述稀土镍酸盐的金属-绝缘体转变。该理论只涉及每个镍位的两个轨道，对应于低能反键$e_g$态。在单斜绝缘状态下，键长伸缩分裂$e_g$带的流形，对应于有效的现场能量的调制。我们发现，当受到局部库仑排斥$U$和Hund的耦合$J$，所产生的键-反式的状态是一个顺磁绝缘体的广泛的相互作用参数。此外，我们发现当$U-3J$很小或为负值时，对于足够大的$J$，会发生自发不稳定性。这种最小理论强调小的或负电荷转移能、大的Hund耦合和强的键合耦合是导致转变的关键因素。这个理论图片的实验后果进行了讨论。
2015-03-25 cond-mat.str-el
Anomalous percolation and quantum criticality in diluted rare-earth nickelates
本文用量子蒙特卡罗（QMC）方法研究了稀磁自旋混合化合物（R_xY_（1-x））_2BaNiO_5（R=磁性稀土）的微观模型。有序化温度是杂质浓度x和本征Ni链相关长度的普适函数。一个有效的模型的临界模式。研究了在高稀释极限下，稀土浓度和格里菲斯相的存在驱动量子临界点的可能性。提出了几种可能的实验方法来验证结果。
2004-01-11 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Impact of antiferromagnetism on the optical properties of rare earth nickelates
我们研究了不同组成和应变的稀土镍酸盐薄膜的光学电导率的温度依赖性接近反铁磁有序温度，TN。两个突出的峰值在0.6和1.3 eV，这是绝缘相的特性，显示一个小的，但显着的强度增加时，材料从对位通过反铁磁。这一观察结果表明，反铁磁（AF）和键的反铁磁（BD）秩序之间的正反馈的存在。通过分析TN附近的温度依赖性，并利用BD和AF序的Landau型自由能表达式，我们推断BD序是AF相出现的必要条件，反铁磁性有助于键结的稳定.这个模型也解释了为什么磁滞是特别强的过渡到绝缘状态时，同时发生反铁磁秩序。
2017-07-17 cond-mat.str-el
Emergent phase in short-periodic rare-earth nickelate superlattices
异质结构工程提供了一种有效的方法来获得几个非常规相的LaNiO3，这是否则顺磁性，金属散装形式。本文采用脉冲激光间隔沉积法生长了一类新的短周期超晶格，由LaNiO_3和EuNiO_3组成，研究了结构对称性失配对超晶格的电子和磁性的影响。基于同步加速器的软、硬X射线共振散射实验发现，这些异质结构同时发生电子和磁性跃迁。最重要的是，LaNiO3在这些人工结构中表现出一种新的反铁磁，电荷有序绝缘相。这项工作表明，涌现的属性可以通过工程结构对称性不匹配的异质界面。
2019-10-17 cond-mat.str-el
Gaps and pseudo-gaps at the Mott quantum Critical point in the perovskite rare earth nickelates
我们报告的隧道测量，揭示了第一次的准粒子态密度的演变整个带宽控制莫特金属绝缘体过渡的稀土钙钛矿镍酸盐。在这方面，过渡金属氧化物的一个典型的类，我们特别研究了两种材料接近T=0的金属-绝缘体过渡：NdNiO 3，反铁磁绝缘体，和LaNiO 3，相关的金属。我们测量了一个尖锐的差距NdNiO 3，它具有绝缘基态，~ 30毫电子伏。值得注意的是，金属LaNiO 3表现出相同的顺序，预示着金属绝缘体转变的赝隙。能隙和赝能隙都很小，表明它们来自一个共同的起源：接近T=0金属-绝缘体转变处或附近的量子临界点。它也支持理论模型的量子相变的自旋和电荷的不稳定性的巡回费米表面。
2014-04-09 cond-mat.str-el
Conductivity noise across temperature driven transitions of rare-earth nickelate heterostructures
大块稀土镍酸盐的金属-绝缘体转变（MIT）伴随着同时电荷有序（CO）转变。我们研究了低频电阻波动（噪声）的MIT和磁转变的[EuNiO $_3$ /LaNiO $_3$ ]超晶格，其中选择性抑制的电荷有序已实现的不匹配的超晶格周期性的电荷有序的周期性。我们观察到，无论长程CO的存在与否，当系统经历MIT和磁跃迁时，噪声幅度都增强了几个数量级，并具有很强的非1/ $f$（$f$ =频率）分量.电阻波动的高阶统计揭示了强非高斯分量的存在下，在这两种情况下，进一步表明从电子相分离所产生的不均匀的电输运。具体来说，我们发现几乎三个数量级的噪声较小的绝缘相的样品没有长程CO相比，CO的样品。这些研究结果表明，数字合成可以是一个潜在的路线，以实现电子转换的复杂氧化物的设备应用。
2019-08-18 cond-mat.str-el
A substantial hybridization between correlated Ni-d orbital and itinerant electrons in infinite-layer nickelates
在空穴掺杂的NdNiO 2中发现的非常规超导电性，类似于CaCuO 2，受到了极大的关注。然而，与CaCuO 2不同，RNiO 2（R = Nd，La）在稀土间隔层中具有巡游电子。以前的研究表明，Ni-dx 2-y2和稀土-d轨道之间的杂化非常弱，因此RNiO 2仍然是CaCuO 2的有前途的类似物。在这里，我们进行第一性原理计算表明，在RNiO 2中的Ni-dx 2-y2轨道和巡回电子之间的杂化比以前认为的要强得多。由于大的胞间跳跃，主要的杂化来自于稀土-s轨道而不是稀土-d轨道。由于这种杂化作用，巡游电子屏蔽了Ni的局域磁矩，提高了长程磁有序化的临界U_Ni。我们的工作表明，RNiO 2的电子结构是不同的CaCuO 2，这意味着所观察到的超导电性在无限层镍酸盐不出现从掺杂的莫特绝缘体。
2020-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Effect of the electron-lattice coupling on the charge and magnetic order in rare-earth nickelates
我们研究了电子-晶格耦合对稀土镍酸盐中各种磁序稳定性的影响。我们使用Hartree-Fock近似，在零温度下，研究一个有效的，两个带模型的相关特征的哈伯德$U$和洪德的$J$。这与八面体氧笼的呼吸模式扭曲相耦合，用Holstein术语半经典地描述。我们分析了各种参数对所得相图的影响，特别是对电荷极化和磁序的影响。我们确认，耦合到晶格合作与洪德的耦合，从而鼓励电荷双折射。我们还发现，它有利于充分的双折射，4-网站的周期性磁序类型$\Uparrow 0 \Downarrow 0$。其他会聚的磁相，例如共线的$\uparrow\uparrow\downarrow\downarrow$和非共线的$\uparrow\rightarrow\downarrow\leftarrow$状态，由于它们缺乏电荷交换而不耦合到晶格。新的相，例如，与电荷分离，但没有磁序，也被发现在特定条件下稳定。
2019-09-13 cond-mat.str-el
Site-selective Probe of Magnetic Excitations in Rare-earth Nickelates using Resonant Inelastic X-ray Scattering
我们已经使用高分辨率共振非弹性X射线散射（RIXS）来研究NdNiO $_3$，一种化合物，其不寻常的自旋和键序电子基态的薄膜一直是长期的兴趣。在磁有序温度以下，我们观察到动量空间中沿不同高对称方向的明确的集体磁振子激发。的磁谱强烈依赖于入射光子的能量，我们归因于RIXS耦合到不同的本地电子配置的扩展和压缩的NiO $_6$八面体的键序状态。无论是非共线磁基态和所观察到的网站依赖的磁振子激发的模型，假设强竞争之间的反铁磁超交换和铁磁双交换相互作用很好地描述。我们的研究提供了对稀土镍酸盐的磁动力学和交换相互作用的直接洞察，并表明RIXS可以作为这些和其他材料中磁性的位点选择性探针。
2018-06-27 cond-mat.str-el
First principles study of [111]-oriented epitaxially strained Rare-Earth Nickelate NdNiO$_3$
利用密度泛函理论研究[111]取向NdNiO$_3$在双轴应变下的结构、电子与磁性演化，揭示应变与八面体呼吸的协同耦合导致独特相变及带隙增大。
2025-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical spectroscopy and the nature of the insulating state of rare-earth nickelates
利用椭圆偏振光谱和直流传输测量相结合，我们确定的NdNiO $_3$和SmNiO $_{3}$膜的光学电导率的温度依赖性。当材料从金属相转变为绝缘体相时，其光谱在近红外区呈现典型的双峰结构。动力学平均场论计算证实了这种双峰结构，并允许识别这些光谱变化和相关的电子结构的变化。我们证明了这些化合物中的绝缘相和相关的特征双峰结构是由于与一半的键合位置相关的键合位置和Mott物理的综合作用。我们还提供了深入了解的激发态以上的差距的结构。
2015-09-30 cond-mat.str-el
Ferroelectricity from iron valence ordering in rare earth ferrites?
本文综述了LuFe2O4和结构相关的稀土铁氧体中电荷有序化引起的多铁性的可能性。最近的铁电性的宏观指标和耦合自旋和电荷顺序的微观测定的实验工作表明，这种情况并不成立。理解实验观察到的电荷和自旋序的起源将需要进一步的理论工作。最近在这些材料的研究，如几何挫折效应，可能的电场诱导的过渡，或轨道顺序的其他方面也简要处理。
2013-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mott Transition and Magnetism in Rare Earth Nickelates and its Fingerprint on the X-ray Scattering
金属-绝缘体转变（MIT）仍然是固态物理中研究最彻底的现象之一，但这种现象的复杂性，通常涉及许多自由度的合作，包括轨道，波动的本地矩，磁性和晶体结构，已经抵制了从头计算的预测。本文基于动力学平均场论，发展了关联电子材料的从头算理论方法，可以预测有限温度下跨MIT晶体结构的变化。这使我们能够研究电子，磁性和轨道自由度与稀土镍酸盐中MIT晶体结构之间的耦合。我们预测了竞争态的自由能分布和理论磁基态组态，与中子散射数据一致，但与以前提出的磁模型不同。在动态平均场论中，考虑了核孔相互作用，对K边的弹性X射线共振响应进行了理论建模，并将其作为电荷序的直接探测器。我们表明，线形的测量共振弹性X射线响应可以解释与“网站选择性”莫特的情况下，没有真正的电荷顺序Ni网站。
2017-05-25 cond-mat.str-el
Strain-induced multiferroicity in Cr1/3NbS2
本研究提出通过应变在非极性自旋螺旋材料中诱导极化以实现多铁性的新途径，利用磁电双折射技术与应变工程，证实了应变的Cr1/3NbS2在磁转变时出现极矢量，确立其为II型多铁性材料。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Signatures of polarized chiral spin disproportionation in rare earth nickelates
本文利用磁共振X射线散射研究NdNiO$_3$薄膜，发现自旋歧化态具有沿(101)$_\mathrm{ortho}$方向传播的手性螺旋磁序，并结合理论计算证实了能量稳定的Zhang-Rice类单重态自旋歧化态，揭示了其与不正当铁电行为之间的潜在多铁性耦合。
2024-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Possible structural quantum criticality tuned by rare-earth ion substitution in infinite-layer nickelates
本文通过第一性原理声子与群论分析揭示无限层稀土镍酸盐中可由稀土离子尺寸调控的结构序参量竞争，指出其可能接近结构量子临界点。
2022-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Charge disproportionation without charge transfer in the rare-earth nickelates as a possible mechanism for the metal-insulator transition
基于负电荷转移能和NiO $_6$八面体的岩盐样晶格畸变，我们研究了稀土镍酸盐RNiO $_3$的金属-绝缘体（MI）转变模型。使用精确对角化和Hartree-Fock近似，我们证明了电子强烈耦合到这些扭曲。对于小的畸变，系统是金属的，具有主要为$d^8\ligand$特征的基态，其中$\ligand$表示配体空穴。然而，对于足够大的畸变（$δd_{\rm Ni-O} \sim 0.05 - 0.10Å$），当系统进入沿三个晶轴交替的周期性畸变状态时，在费米能处会打开一个能隙，具有$(d^8\ligand^2)_{S=0}(d^8)_{S=1}$特征，其中$S$是总自旋。因此，MI转变可以被视为由内部体积“塌陷”驱动，其中具有两个配体空穴的NiO $_6$八面体围绕其中心Ni收缩，而剩余的八面体相应地膨胀，导致在绝缘相中在X射线衍射中观察到的（$1/2,1/2,1/2$）超结构。这种绝缘状态是一种新型的电荷有序化的例子，这种电荷有序化是在没有任何实际电荷移动的情况下实现的。
2013-10-10 cond-mat.str-el
On the nature of valence charge and spin excitations via multi-orbital Hubbard models for infinite-layer nickelates
基于最近发现的无限层镍酸盐的有趣的基础物理学的进展，在这篇文章中，我们回顾了检查的价电荷和自旋激发通过多轨道哈伯德模型的方式来确定的基本构建块的哈密顿量，可以描述的低能性质的无限层镍酸盐。我们总结了密度泛函方法的关键结果，并将其应用于X射线吸收的研究，以确定在其母体形式的无限层镍酸盐的价基态，并表明，一个基本的$d^9$配置在铜酸盐是不兼容的自掺杂基态有孔在$d_{x^2-y^2}$和稀土衍生的轴向轨道。当掺杂时，我们确定稀土衍生的空轨道和附加空穴形成低自旋$(S=0)$ $d^8$ Ni态，它可以很好地描述为掺杂的单带哈伯德模型。使用精确对角化的2-轨道模型，涉及镍和稀土轨道，我们发现明确的磁振子在1/2填充时，持续掺杂，虽然有较大的阻尼，并依赖于精确的轨道之间的能量分离的镍和稀土衍生的轨道。总之，一个完整的两带模型的无限层镍酸盐可以很好地描述实验观察到的价电荷和自旋激发。
2021-12-20 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Effects of reduced dimensionality, crystal field, electron-lattice coupling, and strain on the ground-state of a rare-earth nickelates monolayer
基于单层稀土镍酸盐超晶格中类铜超导电性的潜力，我们研究了晶场分裂、晶格畸变和应变对未掺杂二维镍酸盐单层材料$R$ NiO $_3$中电荷、磁性和轨道有序的影响.我们用两带哈伯德模型来描述低能电子态，关联由有效Hubbard $U$和Hund的$J$控制。电子耦合到八面体呼吸模式晶格畸变。半经典地处理晶格，我们应用Hartree-Fock近似来获得作为各种参数的函数的基态的相图。我们发现，即使在没有晶场分裂的情况下，二维限制导致强烈的偏好平面$d_{x^2-y^2}$轨道。$d_{x^2-y^2}$的极化通过增加一个晶体场分裂而增强，而耦合到呼吸模式晶格畸变削弱了它。然而，前者的效果更强，导致$d_{x^2-y^2}$轨道和反铁磁（AFM）秩序在合理的值$U,J$，从而实现铜类超导在这种二维材料掺杂的可能性。我们还发现，拉伸应变的应用增强了铜样相和轨道极化相一般，通过减少下一个最近的最近邻跳跃的$t_2 / t_1$比。相反，具有压缩应力的系统具有增加的跳跃比，并且因此显示出对铁磁（FM）相的偏好，出乎意料地包括面外$d_{3z^2-r^2}$ FM相。
2021-10-07 cond-mat.str-el
Disentangled cooperative orderings in artificial rare-earth nickelates
不同有序相之间的耦合跃迁是相关氧化物丰富的相复杂性背后的重要方面，这阻碍了我们对潜在现象的理解。出于这个原因，对复杂过渡的基本控制已成为设计师设计材料的主要动机。我们设计了一系列新的超晶格，通过结合莫特绝缘体和相关金属形成超短周期超晶格，这使得人们能够解开$RE$ NiO $_3$中的同时有序。定制一个不相称的异质结构周期相对于体电荷有序模式抑制电荷顺序过渡，同时保持金属-绝缘体和反铁磁过渡。这种纠缠相的选择性解耦解决了长期存在的难题，金属-绝缘体转变背后的驱动力，并指出作为操作机制的位置选择性莫特转变。这种设计方法强调的潜力heterointerfaces选择性控制的同时过渡的复杂材料与enamelled打破对称性。
2018-03-10 cond-mat.str-el
Conductivity noise study of the insulator-metal transition and phase co-existence in epitaxial samarium nickelate thin films
晶格自由度和轨道自由度的相互作用不仅使稀土镍酸盐成为异常的"坏金属"，而且还引入了温度驱动的绝缘体-金属相变。在这里，我们研究这种绝缘体-金属相变的薄膜的$\mathrm{SmNiO_3}$使用缓慢的时间依赖性波动（噪声）的电阻率。噪声的归一化幅度被发现是非常大的，是近8个数量级高于常见的无序金属系统的薄膜，并表明通过经典的渗流在空间不均匀介质中的导电。的波动的高阶统计表明一个强大的非高斯噪声分量接近过渡，归因于共存的金属和绝缘相的不均匀性。我们的实验为研究晶格-轨道耦合对稀土镍酸盐电子输运微观机制的影响提供了新的视角。
2014-08-03 cond-mat.str-el
Magnetic excitations of perovskite rare-earth nickelates: RNiO$_3$
钙钛矿镍酸盐RNiO $_3$（R：稀土）已被研究为潜在的多铁性化合物。镍离子中一定程度的电荷分离已被高分辨率同步加速器粉末衍射证实：它们可以具有混合价态Ni $^{(3-δ)+}$和Ni $^{(3+δ)+}$，而不是名义上的Ni $^{3+}$价态，尽管尚未就$δ$的精确值达成一致（例如，对于NdNiO $_3$，$δ=0.0$和$δ=0.29$已被报道）。此外，磁性基态还不清楚：共线和非共线的Ni-O磁性结构已被提出来解释这些化合物中的中子衍射和软X射线共振散射结果，最近提出了一个倾斜的反铁磁自旋排列的磁化率测量的基础上。这种情况让人想起半掺杂锰氧化物中的情况。为了深入了解这些化合物的基态，我们研究了提出的一些不同相的磁激发，使用一个简化的自旋链，可以描述这些化合物的局域自旋模型。我们首先分析了经典情形下共线相、正交相和中间相的稳定性。然后，我们间接地探索量子基态，计算每个阶段获得的自旋激发，使用Holstein-Primakoff变换和线性自旋波近似。对于共线和正交（$θ=π/2$）相，我们预测的磁振子谱的差异，这将允许区分它们在未来的非弹性中子散射实验。
2015-03-20 cond-mat.str-el
Tailoring the breathing-mode distortions in nickelate-ferroelectric heterostructures
本文通过调控PZT铁电层的厚度、应变和极化状态，利用共振弹性X射线散射和输运实验证明可同时调控镍酸盐薄膜的金属-绝缘体转变温度和反铁磁转变温度，揭示局域极性畸变对呼吸模式畸变及电子-声子耦合的关键作用。
2025-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiorbital Anisotropy and Magnetic Excitations in Trilayer Nickelate Pr$_4$Ni$_3$O$_{10}$
Harvard University（哈佛大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室斯坦福材料与能源科学研究所）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
本研究通过XAS和RIXS解析三层镍酸盐Pr$_4$Ni$_3$O$_{10}$的多轨道电子结构与磁激发，发现多层架构是调控磁相互作用的关键，而非稀土取代。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Evidence for rare-region physics in the structural and electronic degrees of freedom of the nickelate La$_{2-x}$Sr$_x$NiO$_4$
University of Minnesota（明尼苏达大学）；University of Zagreb（萨格勒布大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究发现镍酸La$_{2-x}$Sr$_x$NiO$_4$中存在稀有区域物理效应，表现为结构和电子自由度的普遍波动。
2026-09-10 cond-mat.str-el
Electronic structure of the parent compound of superconducting infinite-layer nickelates
随着时间的推移，对具有类似于铜酸盐高Tc超导体的物理性质但基于替代过渡金属（例如镍）的氧化物材料的研究已经增长和发展。最近在掺杂的无限层镍酸盐RNiO 2（R =稀土元素）中发现的超导性进一步加强了这些努力。由于晶体结构类似于无限层铜酸盐-过渡金属氧化物层被稀土间隔层隔开-正式的价数计算表明，这些材料具有单价Ni 1+阳离子，其3d电子数与铜酸盐中的Cu 2+相同。在这里，我们使用X-射线光谱与密度泛函理论的音乐会表明，RNiO 2（R = La，Nd）的电子结构，而类似的铜酸盐，包括显着的区别。与在CuO 2平面之间具有绝缘间隔层的铜酸盐不同，无限层镍酸盐中的稀土间隔层支持弱相互作用的三维5d金属态。这种三维的金属态与准二维的，强相关的状态与3dx 2-y2对称性的NiO 2层杂交。因此，无限层镍酸盐可以被视为稀土金属间化合物的兄弟，以重费米子行为而闻名，其中NiO 2相关层扮演类似于稀土重费米子化合物中的4f状态的角色。这种独特的近藤或安德森晶格状的“氧化物金属间化合物”取代了莫特绝缘体，成为掺杂后出现超导性的参考状态。
2019-09-06 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Surface $s$-wave superconductivity for oxide-terminated infinite-layer nickelates
我们分析了无限层镍酸盐不同表面终端的电子结构。发现表面NiO $_2$层是弯曲的，与平面体层相反。虽然稀土终止的表面费米学类似于镍酸盐的体极限，但NiO $_2$终止的表面能带结构被显著改变，这源于不存在稀土原子对晶场分裂的影响。与体费米表面相反，存在两个$3d$费米袋，从而在表面布里渊区中的$\bar{\text{M}}$点周围产生增强的光谱权重。从强耦合分析，我们得到占主导地位的扩展$s$波超导的表面层，而不是$d$波的散装。这一发现将镍酸盐与同构铜酸盐区分开来，其中类似的表面配对机制不太明显。我们的结果与最近STM测量中揭示的区域相关的间隙结构是一致的，并提供了一个解释无限层镍酸盐表面敏感测量的实验数据的解释。
2020-08-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Coupling of Magnetic Phases at Nickelate Interfaces
在这项工作中，我们提出了一个人工分层材料构建的模型系统，使我们能够了解在长的长度尺度上的金属绝缘相的磁相的相互关系，并使新的策略的设计和控制设备中的材料。人工模型系统由SmNiO $_3$和NdNiO $_3$层制成的超晶格组成-这是迷人的稀土镍酸盐家族的两个成员，具有不同的金属-绝缘体和磁性转变温度。通过结合两个互补的技术-共振弹性X射线散射和μ子自旋弛豫-我们展示了如何磁序演变，在这个复杂的多组分系统，作为温度和超晶格周期性的函数。我们证明了反铁磁和顺磁相之间的耦合的长度尺度比电子金属-绝缘体相变的长度尺度长-尽管是附属于它。这可以通过朗道理论来解释-其中考虑了大量的磁能加上磁性和非磁性相之间的梯度成本。这些结果提供了一个清晰的理解磁跃迁的耦合系统共享相同的序参量。
2022-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain Control of Electronic Phase in Rare Earth Nickelates
我们使用密度泛函加上$U$方法来研究拉伸或压缩衬底应变的电荷有序的绝缘相的LuNiO $_3$的影响。数值计算结果进行了分析的朗道能量函数，包括作为一个扰动的钙钛矿结构的八面体旋转扭曲。大约4%的拉伸或压缩应变导致从具有NiO $_6$八面体的大幅度呼吸模式畸变的绝缘结构到金属状态的一阶转变，在该金属状态下，呼吸模式畸变不存在，但是存在Jahn-Teller畸变，其中两个Ni-O键变长，其他四个键变短。压缩应变产生均匀的Jahn-Teller顺序，其中长轴垂直于衬底平面对齐，而拉伸应变产生交错的Jahn-Teller顺序，其中长键位于平面中并且在两个几乎正交的平面内方向之间交替，形成棋盘图案。在没有呼吸模式畸变和八面体旋转的情况下，拉伸应变诱导的到交错Jahn-Teller态的转变将是二阶的。
2015-02-20 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
