Mechanism and Control Parameters of the Coupled Structural and Metal-Insulator Transition in Nickelates
稀土镍酸盐表现出显着的金属-绝缘体转变伴随着晶格“呼吸”模式相关的结构转变。使用模型的考虑和第一性原理计算，我们提出了这种相变的理论，它揭示了电子和晶格不稳定性之间的耦合的关键作用。我们表明，过渡是由附近的电子耦合到呼吸模式的不稳定性，从而协同驱动系统进入绝缘状态。这使我们能够确定两个关键的控制参数的过渡：电子极化的敏感性和刚度的晶格模式。我们表明，我们的研究结果可以合理化的朗道理论涉及两个耦合的序参量，过渡金属氧化物的一般影响。
2019-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Induced magnetic two-dimensionality by hole doping in the superconducting infinite-layer nickelate Nd$_{1-x}$Sr$_x$NiO$_2$
为了理解最近在Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_2$中发现的超导电性，我们进行了LDA+DMFT（局域密度近似加上动态平均场理论）和磁力响应的计算. Ni- $3d$轨道的在位相关导致电子结构的显著变化。计算得到的随温度变化的磁化率具有Curie-Weiss行为，表明其磁矩具有局域化特征。从自能的低频行为，我们得出结论，这种镍酸盐的未掺杂相是费米液体，相反的铜酸盐。有趣的是，通过准粒子权重的倒数估计的相关强度被发现增加，然后减少作为空穴浓度的函数，形成一个圆顶状。另一个发现是，这种材料中的磁相互作用通过空穴掺杂变成了二维的。当未掺杂的NdNiO $_2$具有较大的面外相互作用时，空穴掺杂强烈地抑制了面外相互作用，这种二维性在空穴浓度$δ\approx0.25$时最大。进一步的分析以及我们的研究结果的影响。
2020-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Dynamical structural instability and its implication on the physical properties of infinite-layer nickelates
我们使用第一性原理计算发现，在无限层镍酸盐$R$ NiO $_2$中，广泛研究的四重$P4/mmm$结构仅对于早期镧系元素$R$ = La-Sm是动态稳定的。对于后镧系元素$R$ = Eu-Lu，在$A=(π,π,π)$点出现虚声子频率。对于那些无限层的镍酸盐，该声子模式到$P4/mmm$结构中的凝聚导致能量上更有利的$I4/mcm$结构，其特征在于“NiO $_4$正方形”的异相旋转。特别注意两个边界的情况下：PmNiO $_2$和SmNiO $_2$，其中的$P4/mmm$结构和$I4/mcm$结构是局部极小值和两个结构之间的能量差可以微调的外延应变。与$P4/mmm$结构相比，$I4/mcm$结构中的$R$ NiO $_2$具有显著降低的Ni $d_{x^2-y^2}$带宽、较小的Ni $d$占据率、“更清洁的”费米表面（具有在$Γ$点处抑制的镧系元素- $d$ -衍生的电子袋）以及降低的临界$U_{\textrm{Ni}}$以稳定长程反铁磁有序。所有这些特征意味着增强的关联效应，有利于莫特物理。我们的工作揭示了无限层镍酸盐结构-性质关系的重要性，特别是自发的“NiO $_4$正方形”旋转提供了一个调谐旋钮，使$I4/mcm$结构中的$R$ NiO $_2$更接近于超导无限层铜酸盐。
2022-03-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Assessing the correlated electronic structure of lanthanum nickelates
采用第一性原理多体方法，结合密度泛函理论、自相互作用修正和动力学平均场理论，研究了镍氧化物系列化合物LaNiO $_3$（formal Ni $(d^7)$）、LaPDMATHABMO NiO $_4$（formal Ni $(d^8)$）和LaNiO $_2$（formal Ni $(d^9)$）.这些不同的镍酸盐的特性，在良好的协议与现有的实验数据，揭示通过采用一个化合物独立的选择当地的库仑相互作用。在$\{d_{z^2},d_{x^2-y^2}\}$类的低能量主导的Ni-$e_g$扇区内的二分法随着Ni $(3d)$在整个系列中填充的增长而上升。介绍了一种用于自旋极化计算的中间耦合方案，该方案导致无限层化合物LaNiO $_2$的Ni有序矩非常弱，与鲁棒矩系统La $_2$ NiO $_4$形成对比.
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nickelate superconductivity without rare-earth magnetism: (La,Sr)NiO$_{2}$
在无限层镍酸盐（Nd，Sr）NiO $_{2}$薄膜中观察到的超导电性导致了对这些氧化铜类似物系统的快速理论和实验研究[1-15]。在（Pr，Sr）NiO $_{2}$ [16，17]中也发现了超导性，但以前在（La，Sr）NiO $_{2}$ [2]中没有发现，这提出了一个基本问题，即超导性是否与稀土矩的存在有关[18，19]。在这里，我们表明，与显着的材料优化，相当大的部分的La $_{1-x}$ Sr $_{x}$ NiO $_{2}$相图可以进入制度的相干低温运输（$x$ = 0.14 - 0.20），随后的超导转变和最大的开始约9 K在$x$ = 0.20。此外，我们观察到的超导基态未掺杂的LaNiO $_{2}$，这可能反映了电子结构的自掺杂性质的意外指示。结合（La/Pr/Nd）$_{1-x}$ Sr $_{x}$ NiO $_{2}$的结果揭示了一个广义的超导圆顶，其特征在于在单位晶胞体积和在整个镧系元素的相对电子空穴种群的系统性的变化。
2021-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Observation of Josephson-like tunneling junction characteristics and positive magnetoresistance in Oxygen deficient Nickelate films of $Nd_{0.8}Sr_{0.2}NiO_{3-δ}$
由于在$Nd_{0.8}Sr_{0.2}NiO_2$（通过还原Sr掺杂的$NdNiO_3$膜获得）的无限层相中观察到的超导电性以及它们与铜酸盐高温超导体的相似性，镍酸盐膜最近引起了广泛的关注。在这里，我们报告的观察一种新型的运输贫氧$Nd_{0.8}Sr_{0.2}NiO_{3-δ}$电影。在高温下，观察到可变的范围跳跃，而在低温下，发现一种新的隧道行为，约瑟夫森类隧道结特性与串联电阻揭示。我们将这种现象归因于贫氧膜中晶粒的S表面之间通过绝缘（I）晶界的耦合，这产生了与晶粒本身的正常（N）电阻串联的SIS结。所观察到的电导谱与具有类约瑟夫森电流的隧道结特性的相似性是惊人的，似乎支持我们样品中超导性的存在。
2020-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Character of Doped Holes in Nd$_{1-x}$Sr$_x$NiO$_2$
我们研究了最近发现的高$T_c$超导体层状镍酸盐中的电荷分布。随着电荷转移能量值的增加，我们观察到预期的交叉从铜酸盐的本地三重态制度后，空穴掺杂。我们发现，$d-p$库仑相互作用$U_{dp}$起作用，使张-赖斯单态不利，而本地三重态的振幅增强。通过研究具有$x^2-y^2$和$s$对称轨道的有效双带模型，我们发现反铁磁相互作用对电子掺杂起主导作用。$s$带的屏蔽相互作用表明稀土原子在超导镍酸盐中的重要性。
2021-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phase Diagram of Infinite Layer Praseodymium Nickelate Pr$_{1-x}$Sr$_{x}$NiO$_2$ Thin Films
本文报道了用CaH $_2$从钙钛矿前体相通过拓扑还原法合成的无限层状Pr $_{1-x}$ Sr $_{x}$ NiO $_2$薄膜的相图。基于电输运性质，我们发现一个掺杂依赖的超导圆顶之间的$x$ = 0.12和0.28，与最大超导转变温度$T_{\rm{c}}$为14 K，在$x$ = 0.18，由弱绝缘行为的两侧。与在Nd $_{1-x}$ Sr $_{x}$ NiO $_2$中观察到的较窄圆顶相反，在Pr $_{1-x}$ Sr $_{x}$ NiO $_2$系统中未观察到$x$ = 0.2附近的局部$T_{\rm{c}}$抑制。正常状态霍尔效应测量表明电子和空穴的混合载流子贡献，并显示霍尔系数随温度和$x$的函数发生符号变化，与Nd $_{1-x}$ Sr $_{x}$ NiO $_2$中的情况非常相似。同样类似的是观察到与超导组合物相关的正常状态电阻率的最小值。这些研究结果表明，一个无限层镍酸盐相图，是相对不敏感的稀土元素，但表明，从稀土网站上的离子半径的变化所产生的无序影响超导圆顶。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Isotropic Pauli-Limited Superconductivity in the Infinite Layer Nickelate Nd$_{0.775}$Sr$_{0.225}$NiO$_{2}$
最近在无限层镍酸盐薄膜$^{1-3}$中观察到的超导电性为研究层状氧化物$^{4}$中的超导电性提供了一个不同的角度。$^{5-10}$已经提出了一系列的候选模型，强调单轨道或多轨道的电子结构，近藤或洪德的耦合，和铜酸盐的类比。显然，需要进一步的实验表征的超导状态，以发展一个全面的了解镍酸盐。在这里，我们使用磁输运测量探测超导各向异性在Nd $_{0.775}$ Sr $_{0.225}$ NiO $_{2}$。我们发现，上临界场是令人惊讶的各向同性在低温下，尽管层状晶体结构。在磁场中，超导性是强保利限制的，使得顺磁效应超过轨道解配对。这种各向同性响应的基础是超导相干长度的实质各向异性，其在平面内比平面外长至少四倍。一个突出的低温上弯的上临界场表明存在一个非常规的基态。
2020-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spin-glass state in nickelate superconductors
该研究通过磁光测量发现无限层镍酸盐超导体在远高于超导临界温度时出现自旋玻璃态，与铜氧化物超导体形成对比，且衬底显著影响Kerr效应但不变$T_c$。
2025-06-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Landscape of coexisting excitonic states in the insulating single-layer cuprates and nickelates
我们提出了一个$\textit{ab initio}$研究的原型高温超导体La $_2$ CuO $_4$的激子态，并比较它们的同构单层镍酸盐La $_2$ NiO $_4$。低能电子结构的关键差异导致非常不同的激子行为。La $_2$ CuO $_4$中的激子是离域的，并且可以在CuO $_2$平面中自由移动而不干扰反铁磁有序。相反，在La $_2$ NiO $_4$中，我们发现低位激子态是非常本地化的，产生几乎平坦的色散。理论上得到的激子色散和行为与RIXS观测结果非常一致。为了对激子进行分类，我们将电子-空穴耦合投影到每个原子位点上，包括原子轨道的全部流形。我们发现激子是由激子类的线性组合，包括莫特-哈伯德，$d-d$，和电荷转移。这些激发的含义高$T_c$配对机制进行了讨论。
2020-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Single-layer T'-type nickelates: Ni$^{1+}$ is Ni$^{1+}$
无限层镍酸盐超导性的发现为量子材料的研究开辟了新的前景。我们分析，通过第一性原理计算，电子性质的La $_2$ NiO $_3$ F -第一单层T '型镍酸盐-和比较这些性质与相关的镍酸盐和同构铜酸盐。我们发现$_2$ $_3$ F本质上是一个单带系统，费米面由具有特殊二维特征的Ni-3 $d_{x^2-y^2}$态占据.此外，其跳跃比与最高的$T_c$铜酸盐相似，并且存在显著的$e_g$分裂，电荷转移能为3.6 eV.根据这些描述符，随着比较Nd $_2$ CuO $_4$，我们因此表明单层T '-型镍酸盐这一类非常有前途的类似物的铜酸盐的物理，同时保持独特的镍$^{1+}$功能。
2021-06-09 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
First-principles investigation of thermodynamics and electronic transitions in vacancy-ordered rare-earth perovskite nickelates
本文利用DFT+U计算系统研究了稀土镍酸盐$R$NiO$_{2.5}$的氧空位有序构型，发现square planar构型更稳定且为绝缘体，而brownmillerite构型呈金属性，并揭示了稀土阳离子尺寸对热力学稳定性和电子结构的影响规律。
2024-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Aspects of the Synthesis of Thin Film Superconducting Infinite-Layer Nickelates
最近在Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_{2}$中观察到的超导电性要求进一步研究和优化这种亚稳态无限层镍酸盐结构的合成。在这里，我们提出了我们目前的理解，通过脉冲激光沉积SrTiO $_{3}$（001）衬底上的母钙钛矿化合物的生长的重要方面，和随后的拓扑还原。我们发现，要实现单晶，单相超导Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_{2}$，它是必不可少的前体钙钛矿Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_{3}$薄膜是稳定的高结晶度和无杂质相，特别是，Ruddlesden-Popper型的第二相经常观察到。我们进一步研究了软化学拓扑异构还原条件的演变，以实现完全转变为无限层结构，而没有膜分解或形成其他相。我们发现，覆盖的镍酸盐膜与随后的SrTiO $_{3}$层提供了一个外延模板的镍酸盐膜的顶部区域，很像基板。因此，对于目前优化的生长条件，我们可以稳定超导单相Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_{2}$（001）外延薄膜高达~ 10 nm。
2020-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magnetic exchange coupling in cuprate-analog $d^9$ nickelates
受掺杂NdNiO $_2$超导电性发现的启发，我们从第一性原理出发研究了层状$d^9$镍酸盐中的磁交换作用$J$。高$T_{\rm c}$铜酸盐的母体化合物在Zaanen-Sawatzky-Allen图中属于电荷转移区，并且具有大于100 meV的$J$。虽然该特征使得铜酸盐与其它过渡金属氧化物非常不同，但是层状$d^9$镍酸盐是否也可以具有如此大的$J$是非常令人感兴趣的。然而，一个复杂性在于，由于来自阻挡层的载流子掺杂，NdNiO $_2$不是Mott绝缘体。为了在同等基础上比较铜酸盐和$d^9$镍酸盐，我们研究了RbCa $_2$ NiO $_3$和$A_{2}$ NiO $_{2}$ Br $_2$（$A$：一种价态为$2.5+$的阳离子），它们是最近通过块层工程理论设计的。这些镍酸盐没有自掺杂效应，属于Mott-Hubbard机制。我们发现，这些镍酸盐有一个共同的线程与高- $T_{\rm c}$铜酸盐，因为它们也有一个显着的交换相互作用$J$大约100毫电子伏。
2020-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
The classical-quantum disproportionation transition and magnetic ordering in RNiO$_3$ nickelates
RniO3镍酸盐中电荷 disproportionation转变和磁序的量子-经典相变研究
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pauli-limit violation in lanthanide infinite-layer nickelate superconductors
超导性可以被磁场破坏，其上限被称为自旋单态超导体中的保利极限。几乎所有已发现的超导体都是自旋单态的，在铜酸盐家族中实现了环境压力下的最高转变温度$T_c$。最接近的铜酸盐类似物是最近发现的无限层镍酸盐，其与铜酸盐具有实质性的结构和电子相似性。先前对Nd $_{0.775}$ Sr $_{0.225}$ NiO $_2$的磁输运研究已经观察到各向同性的Pauli限制的上临界场。本文报道了La $_{1-x}$（Ca/Sr）$_x$ NiO $_2$在各个晶向上的Pauli极限的大的违反（>2倍），而与掺杂$x$无关。La $_{1-x}$（Ca/Sr）$_x$ NiO $_2$在所有方向上对Pauli极限的如此大的违反是出乎意料的，并且不太可能由Fulde Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）态、强自旋轨道耦合、强耦合或大赝能隙来解释。另一方面，与以前的报告一致，我们观察到一个保利限制临界场在Nd $_{1-x}$ Sr $_x$ NiO $_2$和超导各向异性降低掺杂的增加，这表明自旋单线态配对。因此，La $_{1-x}$（Ca/Sr）$_x$ NiO $_2$中的超导性可以由非自旋单线态库珀配对机制驱动，在10 K下具有吸引力的高- $T_c$，比已知的自旋三重态超导体高一个数量级，有利地扩展了自旋三重态超导性在拓扑物质，非耗散自旋电子学和量子计算中…
2022-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
A superconducting praseodymium nickelate with infinite layer structure
各种氧化镍化合物因其各种相关电子现象的表现而长期被研究。最近，在Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_2$的纳米级无限层镍酸盐薄膜中观察到超导性，所述镍酸盐薄膜通过从钙钛矿前体相的拓扑还原而外延稳定在SrTiO $_3$衬底上。本文介绍了在SrTiO $_3$上制备PrNiO $_2$薄膜的方法和性质。在Pr $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_2$中掺杂后，我们观察到具有7-12 K转变温度的超导电性，以及在2 K下334 kA/cm $^2$的稳健临界电流密度。这些发现表明，在无限层镍酸盐的超导性是相对不敏感的稀土4 $f$配置的细节。此外，他们激发了探索更广泛的家庭的化合物的基础上的二维NiO $_2$平面，这将使系统的研究超导和正常状态的属性和它们的基本机制。
2020-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
High-temperature superconductivity in Nd$_{0.85}$Sr$_{0.15}$NiO$_2$ membranes under pressure
SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Stanford Institute for Materials and Energy Sciences（斯坦福材料能源科学研究所）；Stanford University（斯坦福大学）；Fudan University（复旦大学）
研究通过压力诱导Nd$_{0.85}$Sr$_{0.15}$NiO$_2$膜超导转变温度提升，发现线性增强机制，无饱和现象，揭示二维材料超导配对强度提升潜力。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Geometric effects in the infinite-layer nickelates
通过第一性原理计算研究了无限层镍酸盐$R$ NiO $_2$中与$R$格位原子相对尺寸有关的几何效应.我们认为，特别是，前瞻性的YNiO $_2$材料，以说明这些效果的影响。与LaNiO $_2$相比，我们发现La $\to$ Y取代相当于19 GPa的压力，并且可以排除拓扑异构氢的存在。然而，由于自掺杂效应和$e_g$杂化效应的增加，YNiO $_2$的电子结构偏离了类铜化合物的图像。此外，我们发现几何效应引入了一个量子临界点的$R$ NiO $_2$系列。这意味着与$A_3^+$正常模式相关的$P4/mmm \leftrightarrow I4/mcm$结构转变，根据该模式，氧正方形经历围绕Ni的面内旋转，该面内旋转沿着$c$交替。我们发现，这种$A_3^+$模式的不稳定性具有通用的字符在无限层镍酸盐，可以通过有效的$R$ -网站的原子尺寸或外延应变调谐。
2022-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topotactic-hydrogen forms chains in $AB$O$_2$ nickelate superconductors
本文通过DFT+DMFT计算揭示无限层LaNiO₂超导体中氢倾向于形成一维链，进而诱导Ni价态与磁相共存，为解释电荷有序态及合成困难提供新机制。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
A "road-map" of Nickelate superconductivity
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
本文评述了镍酸盐超导体的电子结构与电阻特性，针对$LaNiO_2$的电阻极小值提出新解释思路，构建理解其行为的研究路线图并建议实验验证，同时对比铜酸盐以佐证镍酸盐的非传统超导电性。
2019-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetic penetration depth and $T_c$ in superconducting nickelates
我们从第一性原理计算计算了$R$ NiO $_2$（$R =$ La，Nd）的名义磁穿透深度，并讨论了与超导$T_c$有关的结果。我们发现了一个显着的差异与既定的现象，相关的这两个数量在铜（植村图）。我们还考虑了二维超流极限，并根据Nelson-Kosterliz超流密度与相变温度之间的普适关系，估计了最大可达到的$T_c$为$\sim 180$ K.
2019-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Doping evolution of the Mott-Hubbard landscape in infinite-layer nickelates
最近在Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_2$中观察到的超导电性提出了关于潜在电子结构层次的基本问题。计算表明，该系统属于莫特-哈伯德制度，而不是其他镍氧化物和超导铜酸盐的电荷转移配置。在这里，我们使用最先进的，局部分辨电子能量损失谱直接探测的Mott-Hubbard字符的Nd $_{1-x}$ Sr $_x$ NiO $_2$。掺杂后，我们观察到了类似于Zhang-Rice单线态的氧投射态的杂化，Nd 5 $d$态的改变，以及Ni 3 $d$杂化和填充的系统演化.这些结果清楚地证明了该系统的多频带性质和独特的电子景观无限层镍酸盐，尽管他们的形式相似的铜酸盐。
2020-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Heterostructuring as Gateway to Electron Doping of Nickelate Superconductors
Northwest University（西北大学）；University of Hyogo（兵库大学）；Kyushu Institute of Technology（九州工业大学）；Soochow University（苏州大学）；Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Southeast University（东南大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；TU Wien（维也纳工业大学）
研究镍酸盐超导体电子掺杂难题，通过第一性原理计算，提出将宽带隙绝缘层插入特定镍酸盐的方法，可实现电子掺杂，使La₂NiO₄:La₂AlO₄处于超导最佳区域，Tc超50K，该方法也适用于La₃Ni₂O₇。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Physical properties revealed by transport measurements on superconducting Nd$_{0.8}$Sr$_{0.2}$NiO$_{2}$ thin films
新发现的无限层镍酸盐超导薄膜的超导电性引起了人们的广泛关注，因为它们的晶体结构和电子结构与高$T_c$铜酸盐超导体相似。上临界场可以提供许多有关超导性的信息，但目前还缺乏详细的实验数据。在这里，我们提出的温度和角度依赖性的电阻率测量在不同的磁场（$H$）在Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_{2}$薄膜。超导转变的起始温度约为16.2K，温度为0 T.温度依赖的上临界场确定的标准非常接近的起始转变显示出明显的负曲率附近的临界转变温度，这是解释的顺磁限制效应对超导性的后果。从电阻率数据中得到了上临界场的温度依赖性各向异性，其值随着温度的降低从3减小到1.2。这可以用轨道极限效应对上临界场的可变贡献来解释。在固定温度和不同磁场下的角相关电阻率不能标度为一条曲线，这偏离了各向异性Ginzburg-Landau理论的预测。然而，在低温下，由磁场引起的电阻率增加可以通过参数$H^β|\cosθ|$（$1<β<6$）来缩放，其中$θ$是在$c$轴和所施加的磁场之间包围的角度。作为首次对镍酸盐薄膜上临界场的详细研究，我们的结果清楚地表明镍酸盐超导体中存在小的各向异性和顺磁限制效应。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
{\it Ab initio} prediction of $d_{x^2-y^2}$-wave superconductivity in infinite-layer nickelates
National Taiwan University（台湾大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）
本研究通过从头算方法研究最佳掺杂无限层镍酸盐的超导性质，证明其超导由自旋涨落相互作用驱动，具有符号反转的$d_{x^2-y^2}$波能隙，计算结果与多数实验一致，预测性质可立即验证。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Topotactically induced oxygen vacancy order in nickelate single crystals
研究通过 CaH$_2$ 拓扑化学还原制备 Pr$_{0.92}$Ca$_{0.08}$NiO$_{2.75}$ 单晶，并用原子分辨电子显微术揭示类褐针铁矿氧空位有序及应变调制结构。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
"Fraternal-twin" ferroelectricity: competing polar states in hydrogen-doped samarium nickelate from first principles
本研究利用第一性原理计算发现，氢掺杂钐镍酸盐中局域电子转移至相邻八面体的势垒极低，导致极化剧变，由此提出“异卵双生”非常规铁电体概念。
2020-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structurally Triggered Metal-Insulator Transition in Rare-Earth Nickelates
稀土镍酸盐形成一系列有趣的相关钙钛矿氧化物。除LaNiO 3外，它们在冷却时还表现出尖锐的金属-绝缘体电子相变、同时发生的结构相变和向不寻常的反铁磁自旋序的磁性相变。尽管这些化合物具有各种各样的应用，但由于缺乏对它们的电子、结构和磁性之间相互作用的全面了解，它们的充分利用仍然受到阻碍。在这里，我们表明，从第一性原理计算的金属-绝缘体过渡的镍酸盐从软化的氧呼吸扭曲，结构上引发的氧八面体旋转运动。这种罕见的触发机制的起源追溯到它们的电子和磁性，提供了一个统一的图片。我们进一步开发了一个朗道模型占的演变的金属-绝缘体过渡的$R阳离子和合理化如何调整这种过渡作用于氧旋转运动。
2017-09-21 cond-mat.mtrl-sci
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
Effect of charge doping on the electronic structure, orbital polarization, and structural distortion in nickelate superlattice
采用第一性原理密度泛函理论计算，研究了LaNiO $_3$ /SrTiO $_3$超晶格中电荷掺杂的影响.基于两种不同的掺杂模拟方法的详细分析清楚地表明，电子和结构性质以系统的方式变化，轨道极化（{ \it，即}）是一个系统的方式。两个Ni- $e_g$轨道的相对占据）随着掺杂电子数的增加而减小，并且Ni到顶端氧的距离增大。此外，NiO $_6$ /TiO $_6$八面体的旋转角强烈且系统地依赖于掺杂，使得角度$γ$逐渐减小，而$α$和$β$作为电子掺杂的函数而增加。进一步的分析表明，电子（空穴）掺杂可以起到类似的八面体旋转的压缩（拉伸）应变的作用。我们的研究结果不仅提供了一种通过电荷掺杂来控制轨道和结构性质的可能途径，而且为理解氧空位等各种掺杂情况下的实验提供了有用的信息。
2015-06-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superconductivity in a quintuple-layer square-planar nickelate
自从在铜氧化物材料中发现高温超导性以来，人们一直在努力了解这一相的起源并发现新的铜氧化物类超导材料。一个主要的材料平台是稀土镍酸盐，最近在掺杂化合物Nd $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ NiO $_2$中发现了超导性。未掺杂的NdNiO $_2$属于一系列层状方形平面镍酸盐，化学式为Nd $_{n+1}$ Ni $_n$ O $_{2n+2}$，被称为“无限层”（$n = \infty$）镍酸盐。在这里，我们报告的五层（$n = 5$）这一系列的成员，钕$_6$镍$_5$ O $_{12}$，其中最佳的铜酸盐样电子填充（$d^{8.8}$）的合成是实现无化学掺杂。我们观察到超导转变开始于$\sim$ 13 K。电子结构计算，在串联的磁阻和光谱测量，表明钕$_6$镍$_5$ O $_{12}$之间的铜酸盐和无限层镍酸盐的行为。在设计一个独特的超导镍酸盐，我们确定的方形平面镍酸盐作为一个新的家庭的超导体，可以通过掺杂和维数调谐。
2021-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Proposed ordering of textured spin singlets in a bulk infinite layer nickelate
用关联密度泛函方法研究了含$d^8$ Ni离子的无限层状结构镍酸盐Ba $_2$ NiO $_2$（AgSe）$_2$（BNOAS），并研究了其特殊的磁化率$χ(T)$.计算的最重要的特点是违反洪德规则，加上完整的，但非常规的自旋轨道极化，导致一个意想不到的低自旋$^1B_1$，“非对角单线态”（ODS）的内部轨道结构的补偿$d_{x^2-y^2}^{\uparrow}$和$d_{z^2}^{\downarrow}$自旋纹理。这种非常规的配置比传统的高自旋或低自旋替代品具有更低的能量。在临界Ni-O间距$d_c^{Ni-O}=$ 2.03 μ m处获得电子跃迁，高于该临界值，正方形平面NiOPDMATHABMM化合物中的Ni变为磁性。我们提出的情况下，在$χ(T)$磁重建签名在$T_{m}$ =130 K没有任何居里-外斯背景（没有时刻），调用订购的镍$d^8$部分，主要是这种广义近藤单线态。该系统的基本物理学由每个位点上的“Kondo”$d_{z^2}$自旋的Kondo筛模型（2D Kondo项链）建模，所述“Kondo”$d_{z^2}$自旋耦合到自身强耦合到层内的相邻类似自旋的$d_{x^2-y^2}$自旋。所观察到的磁性顺序将BNOAS置于近藤筛模型的量子临界点以下，实现了以前未报道的长程有序近单线态弱反铁磁相。我们提出的电子掺杂实验，将驱动系统的$d^{9-δ}$配置和可…
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Doping Dependence of Collective Spin and Orbital Excitations in Spin 1 Quantum Antiferromagnet La$_{2-x}$Sr$_x$NiO$_4$ Observed by X-rays
通过探测La $_{2-x}$ Sr $_x$ NiO $_4$（$x = 0, 0.33, 0.45$）的Ni $L_3$ -边，首次从实验上证明了共振非弹性X射线散射（RIXS）对$S=1$体系中的\emph{collective}磁激发敏感.磁激发峰是不对称的，表明存在单个和多个自旋翻转激发。随着空穴掺杂水平的增加，区界磁振子能量以比空穴掺杂铜氧化物大得多的速率被抑制。基于RIXS观察到的轨道和电荷激发的分析，我们认为这种差异与这两个家族中掺杂空穴的轨道特征有关。这项工作建立了RIXS作为镍酸盐中基本磁相互作用的探针，为异质结构和超快泵浦探测实验的研究开辟了道路。
2017-02-17 cond-mat.mtrl-sci 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
Interplay of octahedral rotations and breathing distortions in charge ordering perovskite oxides
利用群论方法研究了$AB$ O $_3$类钙钛矿的结构与性质的关系，这些钙钛矿具有八面体旋转和八面体呼吸畸变（CBD）。八面体的旋转在钙钛矿家族中是普遍存在的，而呼吸扭曲的出现-导致$B$ O $_6$八面体近似均匀膨胀和收缩的氧置换模式-在具有单一化学独特$B$ -位点的组合物中更罕见。CBD的存在依赖于$B$ -位点阳离子的电子不稳定性，轨道简并或价态波动，并且通常伴随着电荷顺序金属-绝缘体转变或$B$ -位点阳离子排序出现。我们列举了从旋转和呼吸晶格模式获得的结构变体，并制定了一个一般的朗道功能描述它们的相互作用。我们使用这些信息，并将其与统计相关技术相结合，以评估原子尺度上的临界温度代表性的电荷有序镍酸盐和铋酸钙钛矿失真的作用。我们的研究结果提供了新的微观见解的基础结构-性能的相互作用，在电子和磁性相界，建议合理的路线来定制功能氧化物的行为设计。
2013-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Raman scattering investigation across the magnetic and MI transition in rare earth nickelate RNiO3 (R = Sm, Nd) thin films
本文报道了薄膜稀土镍酸盐SmNiO 3、NdNiO 3和Sm 0.60 Nd 0.40 NiO 3的变温Raman散射研究。我们的研究结果提供的证据表明，所有研究的样品在TMI的结构相变，但整个TMI的拉曼签名是显着不同的NdNiO 3（TMI = TN）相比，SmNiO 3和Sm0.60 Nd0.40 NiO 3（TMI =/ TN）。也就是说，观察到的顺磁绝缘体相（TN < T < TMI）在SmNiO 3和Sm0.60Nd0.40NiO 3的特征在于一个特定的声子带420 cm-1附近的显着软化。这个签名是不寻常的，并指出了一个重要的和连续的变化，在变形的NiO 6八面体（因此，Ni-O键），稳定后冷却的磁性转变。所观察到的行为很可能是TMI =/ TN的所有稀土镍酸盐的一般特征，并说明了在TMI > T > TN范围内有趣的耦合机制。
2008-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Layer-dependent magnetic property in a superconducting quintuple-layer nickelate La6Ni5O12
本文通过第一性原理计算研究了超导五层镍酸盐 La6Ni5O12 的磁性，发现其磁耦合因萤石层本征空穴掺杂而减弱，且呈现显著层依赖性，最外层 NiO2 层约相当于无限层材料 20% 化学掺杂。
2024-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Short-range magnetic interactions and spin-glass behavior in the quasi-2D nickelate Pr4Ni3O8
镍酸盐Pr 4 Ni 3 O 8具有由三个堆叠的正方形平面NiO 2平面组成的准二维层，以类似于众所周知的铜酸盐超导体的方式。镍的混合价性质及其金属性质使其成为潜在的非传统超导体的候选者。本文报道了Pr_4Ni_3O_（10）在10%氢气中的拓扑还原反应合成Pr_4Ni_3O_（18），并测量了粉末中子衍射、磁化强度和μ子自旋转动（uSR）。结果表明，Pr 4 Ni 3 O 8在2 ~ 300 K温度范围内表现出复杂的自旋玻璃行为，并具有明显的磁记忆效应，其凝固温度Ts ~ 68 K。此外，uSR谱的分析表明，两个磁过程的特征在于显着不同的弛豫速率：缓慢弛豫信号，从顺磁波动的Pr/Ni离子，和快速弛豫信号，其弛豫速率大幅增加低于70 K，这可以归因于存在的短程相关区域。我们的结论是复杂的自旋冻结过程Pr 4 Ni 3 O 8是由这些多个磁相互作用。Pr_4Ni_3O_8的复合磁性可能不利于超导电性的发生。
2020-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Itinerant Nature of Spin-Density-Wave Order in Ruddlesden-Popper Nickelates
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
研究揭示了层状鲁德勒-波普镍酸盐中反铁磁波序的游走性质，通过统一的游走描述揭示了低能电子态的镜像偶和镜像奇部分，并展示了镜像相反带之间的主导互带折叠驱动了镜像选择性的游走反铁磁波序不稳定性，其集体模式自然再现了实验观测到的自旋波样光谱。
2026-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetic excitations in Nd$_{n+1}$Ni$_{n}$O$_{3n+1}$ Ruddlesden-Popper nickelates observed via resonant inelastic x-ray scattering
本研究通过RIXS观测Nd$_{n+1}$Ni$_{n}$O$_{3n+1}$镍酸盐的磁激发，发现随层数增加磁激发软化，证实结构调控可有效改变电子性质。
2025-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Layer-resolved Electronic Structure and Correlation of Low-$n$ Square-planar Nickelates: A DFT+DMFT Prediction of Superconducting Candidates
School of Physics and Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), Renmin University of China（中国人民大学物理学院和量子态构建与操控教育部重点实验室）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
研究低\(n\)四方平面镍酸盐超导性，提出间隔层氯掺杂策略。通过密度泛函理论结合动态平均场理论表明，电子补偿的\(n = 2\)和\(n = 3\)镧基镍酸盐能发展出与超导高\(n\)化合物相当的镍\(d\)相关性，为设计低\(n\)镍酸盐超导体提供策略。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Charge-stripe order, antiferromagnetism, and spin dynamics in the cuprate-analog nickelate La$_4$Ni$_3$O$_8$
我们报告了一个μ子自旋旋转（$μ$ SR）的铜酸盐模拟镍酸盐La $_4$ Ni $_3$ O $_8$，它经历了在105 K的转变到一个低温相的电荷条纹和反铁磁（AFM）方平面NiO $_2$层的顺序。零场$μ$ SR表明，这种转变是突然的，AFM配置是相称的。观测到的μ子进动频率与Ni偶极场计算的比较产生Ni矩$\lesssim 0.5μ_B$。105 K以上的动态μ子自旋弛豫表明Ni自旋波动的临界减缓，但与相应的$^{139}$ La NMR结果不一致。临界减速和突然过渡也观察到在平面铜酸盐AFM La $_2$ CuO $_{4+δ}$，在那里他们是弱面间耦合的二维AFM自旋波动的证据，但我们的$μ$ SR数据不同意定量与理论预测这种情况。
2019-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Formation of 2D single-component correlated electron system and band engineering in the nickelate superconductor NdNiO2
受最近在无限层镍酸盐Nd0.8Sr0.2NiO2中超导性的实验发现的启发[Li等人，Nature 572，624（2019）]，我们研究了NiO 2层中的相关Ni 3dx 2-y2电子如何与Nd层中的电子相互作用。我们发现，三个轨道是必要的，以代表费米能级周围的电子结构：Ni 3dx 2-y2，Nd 5d3 z2-r2，和一个键合轨道由Nd层中的间隙s轨道和Nd 5dxy轨道。通过对这些态的三轨道模型的研究，发现Ni 3dx 2-y2态与Nd层中的态之间的杂化很小。我们还发现，Nd层的金属屏蔽作用并不十分有效，它仅使Ni 3dx ~（2-y）~ 2电子之间的Hubbard U降低了10- 20%。另一方面，电子-声子耦合不足以介导Tc ~ 10 K的超导电性。这些结果表明，NdNiO 2主机几乎孤立的相关3dx 2-y2轨道系统。我们进一步研究了在Mott-Hubbard体系中实现更理想的单轨道系统的可能性。我们发现，当填隙s态与Nd 5dxy态的杂化变小时，Nd层态形成的费米口袋急剧缩小。通过大量的材料搜索，我们发现在NaNd_2NiO_4和NaCa_2NiO_3中费米口袋几乎消失。
2019-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Structural stability, electronic structure, and magnetic properties of the single-layer trilayer La3Ni2O7 polymorph
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
研究单层三重层La3Ni2O7多形的结构稳定性、电子结构和磁性，揭示其在压力下的相变行为及超导特性。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Overlooked transportation anisotropies in d-band correlated rare-earth perovskite nickelates
电子输运中的各向异性通常源自晶体结构中的低对称性的性质，并且对于钙钛矿氧化物是没有预料到的，其晶体不对称性远低于例如范德华或拓扑晶体。超越传统的预期，在这里，我们证明了显着的各向异性带间库仑排斥为主的电子输运行为下的低维限制的钙钛矿家族的稀土镍酸盐（ReNiO3）。从一个方面来看，在各种晶格平面上施加双轴界面应变导致ReNiO 3的突然轨道转变中的非本征各向异性，以及它们的金属到绝缘体的转变行为，该转变行为将转变温度提高到超过现有的优点。另一方面，由于ReNiO 3中NiO 6八面体的面内对称性，使得其面内轨道熵随温度的变化而逐渐变化，从而导致了其固有的各向异性，进一步提高了其热敏电阻的输运性能。目前的工作揭示了低维相关钙钛矿中电子轨道方向性的被忽视的作用，尽管它们具有相对对称的晶体结构，但它可以触发各向异性输运行为。建立整合电子相关和量子限制效应的各向异性输运将为实现多功能钙钛矿氧化物的输运性质的进一步改善带来新的自由度。
2019-10-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced Superconductivity and Mixed-dimensional Behaviour in Infinite-layer Samarium Nickelate Thin Films
本文合成并表征了相纯超导钐基无限层镍酸盐薄膜及共掺杂变体，发现c轴参数减小与临界温度升高的关联、混合维度超导行为及负磁电阻，为该类超导体的材料设计提供新原则。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
