Different routes to charge disproportionation in perovskites-type Fe oxides
铁钙钛矿CaFeO_3和La_{0.33} Sr_{0.67} FeO_3表现出电荷双反作用，分别形成Fe^{3+}：Fe^{5+} =1：1和=2：1的电荷有序态。我们对CaFeO_3进行了光电子能谱和非限制Hartree-Fock能带结构计算，并与La_{0.33} Sr_{0.67} FeO_3进行了比较。随着温度的降低，CaFeO_3和La_{0.33} Sr_{0.67} FeO_3一样，费米能级附近的光谱权重逐渐减小，但晶格畸变只发生在CaFeO_3中。Hartree-Fock计算表明，CaFeO_3中的呼吸畸变和倾斜畸变都是引起电荷双反的必要条件，而La_{0.33} Sr_{0.67} FeO_3中的电荷双反不需要晶格畸变。
2002-07-10 cond-mat.str-el
Spectroscopic Evidence of Competing Diagonal Spin Interactions and Spin Disproportionation in the Bilayer Nickelate La$_3$Ni$_2$O$_7$
Seoul National University（首尔大学）；Sejong University（世宗大学）；Sun Yat-Sen University（中山大学）
研究通过光谱分析揭示双层镍酸盐La$_3$Ni$_2$O$_7$中竞争的对角自旋相互作用、自旋不均一化及晶格不稳定性，为理解其超导机制提供关键证据。
2026-11-04 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
Bond versus charge disproportionation in the bismuth perovskites
我们开发了一个理论，描述了一个参数为基础的相图与材料结合跳过价离子\cite{Varma}。我们使用一个最近开发的紧束缚的铋酸盐的方法来研究的相图展示的交叉从一个键的反离子化（BD）的电荷反离子化（CD）系统，除了存在一个新的金属相。我们认为，三个参数决定的基础物理的BD-CD交叉时，电子相关效应很小：O-2 $p_σ$和Bi-6 $s$轨道（$t_{spσ}$）之间的杂化，Bi-6 $s$和O-a $_{1g}$分子轨道（$Δ$）之间的电荷转移能，和氧亚晶格带（$W$）的宽度。在BD体系中，我们估计了同一O-α $_{1g}$分子轨道上空穴间的有效吸引相互作用$U$.虽然这里我们集中于铋酸盐的例子，但是基本思想可以直接转移到具有负电荷转移能量的其它钙钛矿，如ReNiO $_{3}$（Re：稀土元素）、Ca（Sr）FeO $_{3}$、CsTIF $_{3}$和CsTlCl $_{3}$。
2018-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge disproportionation and site-selective local magnetic moments in the post-perovskite-type Fe$_2$O$_3$ under ultra-high pressures
原型$3d$ Mott绝缘体赤铁矿Fe $_2$ O $_3$是在地球下地幔矿物学中起重要作用的基本氧化物组分之一。它的高压-温度行为，如电子性质、状态方程和相稳定性，对于理解地球内部的性质和演化具有重要意义。本文采用密度泛函加动力学平均场理论（DFT+DMFT）方法研究了超高压下Fe $_2$ O $_3$的电子结构、磁性和晶格稳定性.在Mott转变附近，Fe $_2$ O $_3$表现出一系列复杂的电子，磁性和结构转变。特别是，它使相变的金属后钙钛矿晶体结构和位点选择性的局部时刻后，压缩超过75 GPa。我们发现，位置选择性相变伴随着Fe离子的电荷交换，与Fe $^{3\pm δ}$和$δ\sim 0.05$ - $0.09$，这意味着电子相关性和晶格之间的复杂的相互作用。我们的研究结果表明，在Fe $_2$ O $_3$中的位置选择性局部矩持续到$\sim$ 200-250 GPa的超高压，即，远远高于核幔边界后者可能对理解地球下地幔的速度和密度异常产生重要影响。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual layered order and charge disproportionation in double perovskite Ca2FeMnO6
虽然双钙钛矿A2 BB 'O 6，如果有序的话，通常形成具有棋盘B/B'排序的岩盐型结构，但令人惊讶的是，Ca 2FeMnO 6在其钙钛矿结构中具有交替的FeO 2和MnO 2层。在这里，我们证明，使用密度泛函计算，这种不寻常的分层有序促进，并在很大程度上帮助，正式的Fe 4+离子的Fe 3 +-Fe 5+电荷反离子化（CD），否则将在常见的岩盐结构中受挫。为了进一步验证的重要作用的CD稳定这种分层有序，我们进行了比较研究的同质结构的Ca 2 TiMnO 6，它有一个简单的Ti 4 +-Mn 4+状态的CD。我们的计算表明，Ca 2 TiMnO 6，而不是更喜欢标准的岩盐结构的层状。因此，我们的研究表明，CD和离子排序的类型之间的非平凡的相互作用，并证明，CD是强烈参与稳定的不寻常的层状秩序的Ca 2FeMnO 6。
2018-04-27 cond-mat.str-el
X-ray spectroscopy of rare-earth nickelate LuNiO$_3$: LDA+DMFT study
我们提出了一个代表性的稀土镍酸盐LuNiO $_3$的共振非弹性X射线散射（RIXS）和X射线吸收的计算研究。我们研究了金属-绝缘体/位置-极化转变的光谱变化。特别是，我们解决的问题，这两种方法的位置选择性在purifionated绝缘相和签名的金属-绝缘体过渡的RIXS光谱的荧光样功能。为此，我们采用局域密度近似+动力学平均场论（LDA+DMFT）方法结合组态积分方法计算芯能级谱。
2020-04-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High pO2 Floating Zone Crystal Growth of the Perovskite Nickelate PrNiO3
PrNiO 3单晶在295 bar的氧气压力下使用独特的高压光学图像浮区炉生长。使用单晶和粉末X射线衍射对体积超过1 mm 3的晶体进行结构表征。电阻率，比热，和磁化率进行了测量，所有这些都证明了一个突然的，一阶金属-绝缘体转变（MIT）在~130 K，与以前的文献报道的多晶试样。进行温度依赖性单晶衍射以研究通过MIT的变化。我们的研究证明了高逸度的机会空间，特别是钙钛矿镍酸盐的单晶生长的反应环境，但更普遍的相关电子氧化物。
2019-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge disproportionation and Hund's insulating behavior in a five-orbital Hubbard model applicable to $d^4$ perovskites
我们探讨了过渡金属钙钛矿与过渡金属阳离子的正式$d^4$占领，如高铁酸盐或锰氧化物的五轨道立方紧束缚模型中的电荷分离绝缘相的过渡。我们利用动力学平均场论得到了作为平均局部库仑排斥$U$和Hund耦合$J$的函数的相图.相图的主要结构如下从零带宽（原子）的限制，并表示高自旋和低自旋均匀和不均匀的电荷分离状态之间的竞争。这导致了两种不同的绝缘相：标准的均匀莫特绝缘体和不均匀的电荷极化绝缘体，最近也被称为洪德绝缘体。我们的特点的非常规性质，这猎犬的绝缘状态。我们的研究结果与以前的研究相一致的两个和三个轨道模型适用于孤立的$t_{2g}$和$e_g$子壳层，分别与低自旋/高自旋过渡的复杂性。我们还测试了一个有效的双轨道（$e_g$ -只有）模型与无序$S=3/2$ $t_{2g}$核心自旋的适用性。我们的研究结果表明，在高自旋区域的相图的整体特征很好地描述了这个简化的双轨道模型，但也表现出显着的差异相比，完整的五轨道描述的光谱特征。
2021-10-25 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
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
A new magnetic phase in the nickelate perovskite TlNiO$_3$
已知RNiO $_3$钙钛矿在低于材料依赖的Néel温度$T_\text{N}$时反铁磁有序。我们报告的实验证据表明存在的第二个磁有序相TlNiO $_3$以上$T_\text{N} = 104$ K，获得使用核磁共振和μ子自旋旋转光谱。通过施加约1 T的外部磁场，可抑制持续到温度$T_\text{N}^* = 202$ K的新相。目前尚不清楚这种相是否也存在于其他钙钛矿镍酸盐中。
2017-02-01 cond-mat.str-el
Hydrogen-induced tunable remanent polarization in a perovskite nickelate
通过氢施主掺杂将钙钛矿镍酸盐NdNiO3的室温金属相转变为绝缘相，实现了可调的亚稳态偶极和空间电荷极化，并利用其瞬态负微分电容特性在神经网络中实现了无监督学习。
2023-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronically Amplified Electron-Phonon Interaction and Metal-Insulator Transition in Perovskite Nickelates
本研究通过高分辨率光谱研究Nd1-xSrxNiO3薄膜，揭示电子关联增强的电子-声子相互作用在钙钛矿镍酸盐金属-绝缘体转变中的关键作用，并建立输运-光谱对应关系。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Heat Conduction and Charge Ordering in Perovskite Manganites, Nickelates and Cuprates
我们讨论了空穴掺杂的锰氧化物，镍酸盐和铜酸盐的热输运的实空间电荷有序已被观察到。我们调查的热输运响应在各种材料和相关的结构修改，特别是扭曲的金属-氧多面体与本地化的电荷，这可能是一个主要来源的声子阻尼的电荷顺序。
2000-03-03 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Strain-Driven Disproportionation at a Correlated Oxide Metal-Insulator Transition
复合氧化物薄膜中的金属-绝缘体相变是一种令人兴奋的现象，它可能对器件应用有用，但在许多情况下，导致这种相变的物理机制还没有完全理解。在这里，我们表明，外延应变产生的NiO 6八面体，通过在氧化学计量的变化驱动的局部pactionation，这直接修改的金属到绝缘体的相变在外延（001）NdNiO 3薄膜。理论上，我们预测Ni-O-Ni键角减小，而八面体倾斜和NiO_6八面体的局部偏折增加，导致在其他金属系统中的小的带隙。这是由在稀土镍酸盐中的氧空位浓度随着面内双轴拉伸应变的增加而增加驱动的。实验上，我们发现随着双轴拉伸应变的增加，赝立方晶胞体积和电阻率增加，证实了我们的理论预测。用电子能量损失谱和X射线吸收，我们发现随着拉伸应变的增加，Ni价态减少。这些结果表明，外延应变修改稀土钙钛矿薄膜的氧化学计量比，并通过这种机制影响这些化合物中的金属-绝缘体相变。
2019-12-29 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
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
Topotactic oxidation of Ruddlesden-Popper nickelates reveals new structural family: oxygen-intercalated layered perovskites
本研究通过对Ruddlesden-Popper镍酸盐薄膜进行拓扑氧插层，发现一类间隔层组成介于Ruddlesden-Popper相和Aurivillius相之间的新型层状钙钛矿，其具有金属性与增强的镍-氧杂化，为层状氧化物性质调控提供新平台。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Metal-insulator transition in a two-band model for the perovskite nickelates
最近的费米表面和运输测量LaNiO 3的动机，我们研究的莫特金属-绝缘体转变的钙钛矿镍酸盐，与化学式RNiO 3，其中R是稀土离子。我们介绍和研究了一个最小的两带模型，它只考虑了EG带。在弱到中等的相关限制，哈特里-福克分析预测的电荷和自旋顺序与实验一致的R=Pr，Nd，费米面嵌套驱动。当假设模型为理想立方结构时，它也产生了一个有趣的半金属电子态。我们还研究了强相互作用极限下的模型，发现实验中观察到的电荷和磁序只存在于非常大的Hund耦合的情况下，这表明需要额外的物理来解释更绝缘的镍酸盐R=Eu，Lu，Y的性质。接下来，我们将我们的分析扩展到有限厚度的板。在超薄板中，量子限制效应大大改变了块体的嵌套特性和磁有序性，从而驱动材料表现出高度各向异性的输运特性。然而，单独的纯约束并不显著增强绝缘行为。基于这些结果，我们讨论了各种物理效应的重要性，并提出了一些实验。
2011-07-04 cond-mat.str-el
Charge disproportionation as a possible mechanism towards polar antiferromagnetic metal in molecular orbital crystal
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Tsinghua University（清华大学）
通过分子轨道分析揭示电荷不均分在Sr$_3$Co$_2$O$_7$中形成极性反铁磁金属的机制，结合DFT+$U$和DMRG计算，阐明其与金属性、极性和反铁磁性的协同作用。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Digital modulation of the nickel valence state in a cuprate-nickelate heterostructure
采用逐层氧化物分子束外延技术制备了（La $_2$ CuO $_4$）$_m$ /LaO/（LaNiO $_3$）$_n$的铜镍酸盐多层结构。在结合实验和理论研究，我们表明，这些结构允许一个干净的分离掺杂剂和掺杂层。具体地，分离铜酸盐和镍酸盐嵌段的LaO层提供了额外的电荷，根据密度泛函理论计算，该额外的电荷主要容纳在界面镍酸盐层中。这反映在键距的延长和价态的变化中，如通过扫描透射电子显微镜和X射线吸收光谱所观察到的。此外，预测的镍酸盐界面层中的电荷极化导致$n=2$的厚度依赖的金属到绝缘体的转变，如在电传输测量中观察到的。这一结果表明，在不引入化学和结构无序的情况下，金属氧化物多层膜中的电荷转移可以诱导掺杂。
2017-09-01 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
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
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
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
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
Topotactic transformation of single-crystals: from perovskite to infinite-layer nickelates
相关晶体结构之间的拓扑变换是合成新型量子材料的强大新兴途径。尽管大多数这样的“软化学”实验都是在多晶粉末或薄膜上进行的，但单晶的拓扑修饰--量子材料物理性质测量的黄金标准--已经被证明是非常困难的。在这里，我们报告的拓扑还原La $_{1-x}$ Ca $_{x}$ NiO $_3$单晶的La $_{1-x}$ Ca $_{x}$ NiO $_{2+δ}$使用CaH $_2$作为还原剂。通过X射线衍射、电子显微镜、拉曼光谱、磁力计和电输运测量，彻底表征了从三维钙钛矿到准二维无限层相的转变。我们的工作表明，无限层结构可以实现为微米级单畴晶体中的体相。这些样品的电子性质类似于外延薄膜，而不是具有类似成分的粉末。
2021-12-08 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
From perovskite to infinite-layer nickelates: hole concentration from x-ray absorption
Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Universite de Strasbourg, CNRS, IPCMS UMR 7504（斯特拉斯堡大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）；European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）
通过X射线吸收光谱研究发现，无限层镍酸盐薄膜中镍和氧的空穴浓度复杂，挑战了传统空穴掺杂极限假设。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Charge ordering as the driving mechanism for superconductivity in rare-earth nickel oxides
本文利用 DFT 提出稀土镍氧化物的超导性源于电荷有序相关的电子—声子耦合，并解释了电荷歧化、掺杂抑制及 T$_c$ 穹顶。
2023-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Insulator-bad metal transition in RNiO$_3$ nickelates beyond Hubbard model and density functional theory
本文提出了一种考虑电荷自由度的新颖极小$U$-$V$-$t_b$模型，描述了RNiO$_3$镍酸盐中由电荷歧化驱动的绝缘体-不良金属转变，并成功再现了其$T$-R相图的主要特征。
2025-08-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mechanism of intermetallic charge transfer and bond disproportionation in BiNiO$_3$ and PbNiO$_3$ revealed by hard x-ray photoemission spectroscopy
本研究利用硬X射线光电子能谱结合动力学平均场理论，探究BiNiO$_3$和PbNiO$_3$的电子结构，阐明了二者歧化行为差异源于费米能级附近Bi(Pb)-O反键态的填充不同。
2024-05-14 cond-mat.mtrl-sci 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
Origin of band gaps in 3d perovskite oxides
凭借其广泛的磁性，电子和结构特性，过渡金属钙钛矿氧化物ABO 3长期以来一直是测试凝聚态理论的平台。特别是，它们的绝缘特性-在大多数化合物中发现-通常归因于通过着名的Mott-Hubbard机制的动态电子相关性，其中开口来自均匀的，保留电子排斥机制。然而，结构扭曲在钙钛矿中是普遍存在的，并且它们在产生这种丰富的属性阵列中与动力学相关性的相关性仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们解决了整个三维钙钛矿氧化物家族的带隙开放的起源。我们表明，一个单一的行列式平均场方法，如密度泛函理论（DFT）成功地描述了整个系列的结构，磁性和电子性质，在低温和高温。我们发现，绝缘发生通过降低能量的晶体对称性减少（八面体旋转，Jahn-Teller和键的反作用），以及固有的电子不稳定性，所有提升轨道简并。因此，我们的工作表明，虽然ABO 3氧化物可能是复杂的，他们不一定是强相关的。它还为钙钛矿中掺杂和缺陷物理的系统研究开辟了道路，这对于充分实现氧化物电子学至关重要。
2019-01-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Oxygen vacancy induced room temperature metal-insulator transition in nickelates films and its potential application in photovoltaics
氧空位与过渡金属氧化物材料的磁性、电子性和输运性有着内在的耦合关系，直接决定了材料的多功能性。在这里，我们展示了可逆控制的氧含量后退火温度低于300摄氏度，实现了可逆的金属-绝缘体的转变在外延NdNiO 3薄膜。重要的是，在室温下，在不破坏母体框架和改变p型导电机制的情况下，电阻调制和光学带隙的大的变化超过六个数量级。进一步的研究表明，氧空位在室温下稳定绝缘相是钙钛矿镍酸盐薄膜的普遍现象。作为电子供体，氧空位不仅在室温下稳定绝缘相，而且由于形成强关联的Ni 2 + t2 g6 eg 2态而引起~50 emu/cm 3的大磁化强度。的带隙开口是一个数量级大于热驱动的金属-绝缘体过渡和连续可调。新发现的绝缘相在光致发光中的潜在应用已在镍酸盐基异质结中得到证实。我们的发现为强相关的钙钛矿镍酸盐开辟了新的可能性。
2016-02-10 cond-mat.str-el
Synthesis and electronic properties of Nd$_{n+1}$Ni$_{n}$O$_{3n+1}$ Ruddlesden-Popper nickelate thin films
稀土镍酸盐具有多种多样的集体现象，包括金属到绝缘体的转变，磁相变，以及化学还原后的超导性。在这里，我们证明了外延稳定的层状镍酸盐的Ruddlesden-波普尔的形式，钕$_{n+1}$镍$_n$ O $_{3n+1}$，使用分子束外延。通过优化母体钙钛矿NdNiO $_3$的化学计量比，我们可以重复地合成$n = 1 - 5$成员化合物。在O $K$和Ni $L$边缘的X射线吸收光谱表明，当我们从$n = 1$到$n = \infty$的系列中移动时，镍-氧杂化水平和标称镍填充从3 $d^8$到3 $d^7$的系统变化。$n = 3 - 5$化合物表现出弱滞后的金属-绝缘体转变，其转变温度随着朝向NdNiO $_3$（$n = \infty)$ .
2022-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Intertwined density waves in a metallic nickelate
镍酸盐是一种丰富的材料，从绝缘磁体到超导体。但是对于化学计量材料，绝缘行为是标准的，对于大多数后过渡金属氧化物。值得注意的例外是3D钙钛矿LaNiO $_3$，一种非常规的顺磁金属，和层状Ruddlesden-Popper相R $_4$ Ni $_3$ O $_{10}$，（R=La，Pr，Nd）。后者特别有趣，因为它们表现出不寻常的金属-金属转变。在这里，我们证明，这种过渡的结果从一个不相称的密度波与电荷和磁性的字符，位于中间的行为之间的金属密度波中看到的铬金属和绝缘条纹通常发现在层状镍酸盐。因此，RPDMATHABMN Ni $_3$ O $_{10}$，其似乎是3d过渡金属氧化物中巡游自旋密度波的第一个已知实例，代表了在较高镍价下的3D金属LaNiO $_3$的顺磁性与在较低镍价下的准2D RPDMATHABMP $_{2-x}$ Sr $_x$ NiO $_4$的极化子行为之间的重要桥梁。
2020-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phase diagram description of the CaCu$_3$Fe$_4$O$_{12}$ double perovskite
CaCu $_3$ Fe $_4$ O $_{12}$在210 K以上的温度下表现出从铁磁绝缘相到顺磁金属相的温度诱导转变，在铁磁绝缘相中，Fe表现出电荷极化，如Fe $^{3+}$和Fe $^{5+}$，其中存在Fe $^{4+}$。为了描述它，我们提出了一个微观有效模型，其中两个互穿的亚晶格分别为Fe $^{(4-δ)+}$和Fe $^{(4+δ)+}$，即Fe-电荷反式的$δ$。我们包括所有的$3d$ -Fe轨道：$t_{2g}$局域轨道，自旋3/2和磁耦合，加上两个退化巡回$e_g$轨道与本地和最近邻（NN）电子相关，和跳跃之间的NN $e_g$轨道相同的对称性。Allub和Alascio先前提出了一个模型来描述LaCu $_3$ Fe $_4$ O $_{12}$从顺磁性金属到反铁磁性绝缘体的相变，该相变由温度或压力引起，涉及Fe和Cu离子之间的电荷转移，与Fe-电荷转移相反。对CaCu $_3$ Fe $_4$ O $_{12}$提出的模型进行修正，以考虑两种化合物之间的这种差异，使用格林函数方法获得巡游Fe轨道的态密度。计算了CaCu $_3$ Fe $_4$ O $_{12}$的相图，包括表现出Fe-电荷分离的相，其中每个位点的两个eg轨道被对称占据，以及表现出局部轨道选择性/$e_g$轨道不对称占据的新相。这两种相都可能表现出顺磁性和铁磁性。我们确定的模型参数，最…
2018-04-16 cond-mat.str-el
Layer controlled orbital selective Mott transition in monolayer nickelate
本文利用ARPES和DMFT研究LaNiO3单层极限下的轨道选择性Mott转变，揭示dz2电子沿c轴局域化导致谱权重更快消失，为镍酸盐宏观性质提供关键机制解释。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hybridization driving distortions and multiferroicity in rare-earth nickelates
本研究采用含Hubbard修正（U和V）的密度泛函理论，对Pr和Y稀土镍酸盐低温相进行第一性原理计算，发现同时考虑在位和格位间相互作用对准确预测其绝缘性、反铁磁性及极性多铁相至关重要。
2022-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Short-range Charge and Spin Superstructures in Doped Layered Co Perovskites
我们用弹性中子散射研究了层状钙钛矿铜酸盐和镍酸盐的钴族化合物Pr $_{2-x}$ Ca $_x$ CoO $_4$（$0.39 \leq x \leq 0.73$）和La $_{2-x}$ Sr $_x$ CoO $_4$（$x = 0.61$）。我们已经发现了掺杂依赖于无公度短程有序的电荷和磁矩，这在钴酸盐中发生在重掺杂，$ 0.5 \lesssim x \lesssim 0.75$的范围内。加料顺序在室温下已存在，冷却时无变化。其传播载体${\bf Q}_c = (ε_c,0,l)$的不可逆性大致与Co $^{2+}$离子$ε_c \sim (1-x)$的浓度成比例。磁序仅建立在低T $\lesssim 40$ K，并有两倍大的周期性，表明最近的Co $^{2+}$自旋之间占主导地位的反铁磁相关性。
2008-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Landau theory of charge and spin ordering in the nickelates
在实验和能带结构的指导下，我们引入并研究了与钙钛矿镍酸盐Mott跃迁相关的不寻常电荷和自旋有序的唯象Landau理论，化学式为RNiO $_3$，其中R=Pr，Nd，Sm，Eu，Ho，Y和Lu。虽然朗道理论具有普遍适用性，我们表明，对于大多数导电材料，R=Pr，Nd，这两种类型的顺序可以理解的近嵌套自旋密度波。此外，我们认为，在这个制度中，电荷排序依赖于样品的正交对称性，因此正交畸变的大小成正比。还解释了相变的一阶性质。我们简要地展示了通过例子，该理论是如何很容易适应修改后的几何形状，如镍酸盐薄膜。
2010-08-13 cond-mat.str-el
Ligand hole driven metal-insulator transition in a prototypical transition metal double perovskite oxide Ca$_2$FeMnO$_6$
该研究结合 DFT 与扩展 Hubbard TB 模型，揭示 CFMO 的 MIT 源于 O-2p 配体空穴局域化引发的电荷歧化、Jahn-Teller 畸变及负电荷转移能，而非 Mott-Hubbard 作用。
2024-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dielectric signatures of lattice instabilities at 32K and 245K in $La_{2-y}Sr_{y}MO_{4+x}$ (M=Cu,Ni) Cuprates and Nickelates
在32 K和245 K的共同温度下观察到新的介电转变，在同构的$La_{2}CuO_{4+x}$和$La_{5/3}Sr_{1/3}NiO_{4},$，这是局部晶格（八面体）不稳定性的签名。目前的介电转变揭示了新的方面的钙钛矿铜酸盐和镍酸盐的相图。他们认为，超导电性与介电性的竞争和共存发生类似于超导电性和反铁磁性之间的竞争和共存。这些结果还表明，不均匀的电子状态，如电荷条纹和氧有序，是密切相关的基础晶格不稳定性。
2001-08-21 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Resonant inelastic x-ray scattering study of bond order and spin excitations in nickelate thin-film structures
我们使用高分辨率的共振非弹性X射线散射（RIXS）在Ni $L_3$边缘同时调查高能量带间跃迁的Ni-O键序和低能量集体激发的Ni自旋在稀土镍酸盐$R$ NiO $_3$（$R$ = Nd，Pr，La）与赝立方钙钛矿结构。基于双团簇模型的计算的支持下，我们量化键序（BO）的振幅为不同的薄膜和异质结和歧视短程BO波动从远程静态顺序。此外，我们研究磁序和交换相互作用在空间受限的$R$ NiO $_3$板探测色散磁振子激发。虽然我们对钙钛矿结构的（001）方向上生长的超晶格（SL）的研究揭示了具有色散磁振子激发的稳健的非共线自旋螺旋磁序，所述色散磁振子激发基本上不受BO调制和空间限制的干扰，但是我们发现具有平坦色散的磁振子和在呈现共线磁序的$(111)_{\text{pc}}$方向上生长的SL中的强烈降低的能量。这些结果给洞察不同的集体有序现象的相互作用，在一个典型的3 $d$过渡金属氧化物和建立RIXS作为一个强大的工具，定量研究几个序参量和相应的集体激发在一个实验。
2019-04-08 cond-mat.str-el
Revisiting Jahn--Teller Transitions in Correlated Oxides with Monte Carlo Modeling
Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福同步辐射光源，SLAC国家加速器实验室）；Inorganic Chemistry Laboratory, Department of Chemistry, University of Oxford（牛津大学化学系无机化学实验室）；Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge（剑桥大学优素福·哈米德化学系）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）
通过蒙特卡洛模拟，发现钙钛矿和层状镍酸盐中的Jahn-Teller转变更倾向于位移型而非有序-无序型，并揭示了晶格几何对转变行为的关键作用。
2026-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Epitaxial strain modulated electronic properties of interface controlled nickelate superlattice
采用脉冲激光间隔淀积法在单晶衬底上生长了由EuNiO $_3$和LaNiO $_3$单晶胞组成的过氧化镍酸盐异质结构，研究了外延应变对极端界面极限下电学和磁学性质的影响。尽管衬底的面内晶格常数和晶格对称性的变化，异质结构的结构响应主要由EuNiO $_3$层的存在下控制。与块状LaNiO $_3$或EuNiO $_3$形成鲜明对比的是，在拉伸应变下生长的超晶格在低于室温下表现出金属到绝缘体的转变（MIT）。与MIT相关联的磁性和电子转变的开始可以通过施加大的拉伸应变来进一步分离。此外，这些转变可以被非常小的压缩应变完全抑制。X射线共振吸收光谱测量表明，这种应变控制的MIT直接与应变诱导的自掺杂效应有关，而不需要任何化学掺杂。
2018-07-02 cond-mat.str-el
Strain mediated phase crossover in Ruddlesden Popper nickelates
本文研究了失配应变对Ruddlesden Popper镍氧化物薄膜相选择的影响，发现拉伸应变利于钙钛矿相、压缩应变稳定La3Ni2O7相，并揭示应变与Ni价态耦合导致相共存，为理解压力诱导超导中的结构缺陷问题提供了关键依据。
2023-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Valence changes associated with the metal-insulator transition in Bi$_{1-x}$La$_x$NiO$_3$
钙钛矿型BiNiO $_3$是一种绝缘反铁磁体，其中在Bi位发生电荷分离。La替代Bi抑制了电荷的极化，使体系金属化。我们测量了Bi $_{1-x}$ La $_{x}$ NiO $_{3}$的光电子能谱和X射线吸收（XAS）谱，研究了La掺杂对电子结构的影响。从Ni $2p$ XAS中，我们观察到Ni的价态从2+向3+增加。结合芯能级光电子能谱研究，发现Bi的平均价态仍为$\sim 4+$，Ni的价态表现为$\sim (2+x)+$，即La的取代导致Ni位的空穴掺杂.在价带光电子能谱中，我们观察到$x>0$的费米截止，与La掺杂化合物的金属行为一致。通过组态相互作用团簇模型计算分析了Ni $2p$ XAS、Ni $2p$芯能级光电子能谱和价带光电子能谱，发现谱线形状与Ni $^{2+} \to$ Ni $^{3+}$的价态渐变一致.
2005-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Key role of lattice symmetry in the metal-insulator transition of NdNiO3 films
块体NdNiO 3表现出金属-绝缘体转变（MIT）的温度降低，也可以看到在拉伸应变膜。相比之下，在大的压缩应变下的膜通常在所有温度下保持金属性。为了澄清这种行为的微观起源，我们使用位置平均会聚束电子衍射在扫描透射电子显微镜来表征应变NdNiO 3薄膜的MIT温度以上和以下。我们表明，对称性降低结构的变化发生在拉伸应变膜的情况下，它经历了MIT，但在压缩应变膜缺席。利用空间群对称性的参数，我们表明，这些结果支持键长伸缩模型的MIT在稀土镍酸盐。此外，这些结果提供了深入了解的非费米液相中观察到的膜的MIT是缺席。
2016-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
