Charge transfer, confinement, and ferromagnetism in LaMnO$_3$/LaNiO$_3$ (001)-superlattice
采用第一性原理密度泛函理论计算，研究了（LaMnO $_3$）$_m$ /（LaNiO $_3$）$_n$超晶格的电子结构和磁性.电子从Mn转移到Ni，并且在块体和其他类型的超晶格中顺磁性的Ni位点处诱导磁矩。诱导磁矩的大小与转移电子的数量成线性比例，但它大于净电荷转移，因为自旋和轨道方向起着重要的作用，使转移过程复杂化。通过改变$m/n$的比例，可以控制（$m$，$n$）超晶格的电荷转移和磁性.考虑到Mn和Ni自旋之间的铁磁耦合和电荷转移特性，我们提出（2，1）超晶格是每个分子式单元上携带$\sim8μ_B$的最大磁矩超晶格.
2013-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Confinement-induced metal-to-insulator transition in strained LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ superlattices
使用密度泛函理论计算包括Hubbard $U$项，我们探讨了应变和约束的影响，对电子基态的超晶格包含带绝缘体LaAlO $_3$和相关的金属LaNiO $_3$。除了在顶端氧的空穴的抑制，一个中心特征是在单晶胞超晶格中对应变的不对称响应：对于拉伸应变，带隙由于在具有1.45 $μ_{\rm B}$和0.71 $μ_{\rm B}$的两个不同磁矩的Ni位点处的电荷交换而打开。在压缩应变下，由于$d_{3z^2-r^2}$带通过半金属状态重叠，电荷分离几乎被淬灭，带隙塌陷。电子行为的这种不对称性与在拉伸和压缩应变下八面体扭曲和旋转的差异有关。随着（LaAlOPDMATHABMN）$_n$ /（$_3$）$_n$超晶格的厚度从$n=1$增加到$n=3$，配体空穴密度和金属态迅速恢复。
2012-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of quantum confinement and strain on orbital polarization of four-layer LaNiO$_3$ superlattices: a DFT+DMFT study
涉及过渡金属氧化物的原子精确超晶格提供了一个独特的机会，利用应变（通过选择子态调制）和量子限制（通过层厚度控制）来设计相关电子物理。在这里，我们使用密度泛函理论和动力学平均场论（DFT+DMFT）的组合来研究应变LaNiO $_3$ /LaAlO $_3$超晶格中的Ni E $_g$ $d$ -轨道极化，该超晶格由四层名义上的金属NiO $_2$和四层绝缘的AlO $_2$由LaO层分隔。层分辨的轨道极化计算作为应变的函数，并分析在结构，量子限制，和相关效应。应变的影响是确定从依赖的结果上的镍-O键长比和八面体旋转角;量子限制的研究相比，具有类似程度的应变散装计算;相关效应推断不同的相互作用参数在我们的DFT+DMFT计算。计算出的轨道极化对超晶格中应变的依赖性与最近的X射线吸收光谱和共振反射数据定性一致。然而，有趣的细节差异之间的理论和实验。在拉伸应变下，两个不等价的Ni离子显示类似于应变体LaNiO $_3$的计算和实验中观察到的轨道极化。压缩应变产生了更大的依赖于Ni的位置上的轨道极化，甚至内Ni层表现出不同的轨道极化应变体LaNiO $_3$的计算。
2016-02-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Confinement-driven transitions between topological and Mott phases in (LaNiO3)$_N$/(LaAlO3)$_M$(111) superlattices
基于包含Hubbard $U$项的密度泛函理论（DFT）计算，在（111）取向的（LaNiO $_3$）$_N$ /（LaAlO $_3$）$_M$（$N$ / $M$）超晶格中预测了一组对称性破缺的二维基态.在双钙钛矿（1/1）中出现了具有$d_{z^2}$轨道极化和FM Mott绝缘（和多铁性）相的未预料到的Jahn-Teller畸变，这显示出对应变控制轨道工程的强烈敏感性。具有石墨烯拓扑结构的LaNiO $_3$双层具有可切换的多铁性（铁磁（FM）和铁电）绝缘基态，其具有不等价的Ni位点。在$N=3$之外，受限的LaNiO $_3$板经历通过半半金属相的金属到绝缘体的转变，其中传导源自界面。反铁磁的安排允许在设计的人工混合相的双层和单三角层带结构的图案相结合。
2014-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Positive magnetoconductance in SrVO3 double quantum wells with a magnetic EuTiO3 barrier
本文通过制备具有EuTiO3磁性势垒的SrVO3双量子阱，发现薄势垒下磁场可增强V 3d轨道杂化并产生显著正磁电导，揭示了磁场调控Mott绝缘体态的新机制。
2025-09-20 cond-mat.str-el
Design of altermagnetism in oxide superlattices exploiting interface effects and quantum confinement
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）
本研究通过密度泛函理论计算，利用界面效应和量子限域，在氧化物超晶格中设计出兼具金属性的d波反铁磁序，为反铁磁序的自旋电子学应用提供了新平台。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Improving 2D-ness to enhance thermopower in oxide superlattices
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Inha University（延世大学）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Jiangsu University（江苏大学）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Hokkaido University（北海道大学）
通过改进二维限制，利用EuTiO3平台提升氧化物超晶格的热电功率，优化了Ti 3d态的限制和Eu 4f态的影响。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron Confinement, Orbital Ordering, and Orbital Moments in $d^0$-$d^1$ Oxide Heterostructures
利用第一性原理方法研究了（SrTiO $_3$）$_m$ /（SrVO $_3$）$_n$ $d^0-d^1$多层膜系统随SrVO $_3$层厚度增加的绝缘体-金属转变。当包含合理大小的相关效应时，来自结构弛豫的晶场分裂以及自旋轨道耦合（SOC）决定了电子和磁性结构的行为。SrVO $_3$的这些受限板优选$\ell_z = 0$的$Q_{orb}$ =（$π,π$）轨道排序和平面内的$\ell_z = -1$（$j_z=-1/2$）轨道，伴随着$Q_{spin}$ =（0，0）自旋排序（铁磁排列）。结果是SOC驱动的铁磁Mott绝缘体。0.75 $μ_B$的轨道矩强烈地补偿了$\ell_z = -1$子晶格上的自旋矩。再现了$n = 1 \to 5$的绝缘体-金属转变（发生在$n$ =4和$n$ =5之间）。与等电子$d^0-d^1$ TiO $_2$ /VO $_2$（金红石结构）系统不同，尽管在轨道排序上有一些相似之处，但没有半狄拉克点[{ \it Phys. Rev. Lett.} { \bf 102}，166803（2009）]，但是绝缘体到金属的转变通过不同类型的不寻常相发生。对于n=5，这个系统非常接近（或处于）一个独特的半金属态，在这个状态中费米能是拓扑确定的，费米表面由以$k$ =0为中心的相同的电子和空穴费米圆组成。色散由可以被视为径向指向的狄拉克点的连续体组成…
2010-05-14 cond-mat.str-el
Quantum confinement of Mott electrons in ultrathin LaNiO3/LaAlO3 superlattice
利用直流输运和共振软X射线吸收光谱研究了（LaNiO $_{3}$）$_n$ /（LaAlO $_{3}$）$_3$（n=3，5和10）超晶格中由于量子限制引起的电子重构.在接近的QC限制，莫特型过渡从巡回电子的行为，以本地化的状态进行观察。在过渡过程中，系统表现出电荷有序化的趋势。从头计算簇计算是在良好的协议与吸收光谱，表明顶端的配体空穴密度是高度抑制导致强烈的修改的电子结构。在一维交叉处，胞腔动态平均场计算支持异质结构超薄LaNiO $_{3}$中莫特绝缘体基态的出现.
2011-01-28 cond-mat.str-el
Effect of quantum confinement on exciton-phonon interactions
研究了GaAs/AlAs超晶格中I型局域激子的均匀线宽。这些局部化中心代表准二维（Q2 D）和准零维局部化之间的中间情况。从显微光致发光谱中获得了高精度的均匀线宽的温度依赖性。我们证实了减少相互作用的激子与他们的环境，降低维数，除了耦合到LO-声子。这些局域激子的线宽的低温极限比Q2 D激子小五倍。激子-声学-声子相互作用系数比Q2 D激子小5 ~ 6倍。在我们的样品中发现，局域化的平均激子-LO-声子相互作用的增强。但这种相互作用对定位中心的详细结构非常敏感。
2002-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin fluctuations and superconductivity in layered $f$-electron superlattices
在涨落交换近似下研究了层状$f$电子超晶格的磁性和超导性质。我们发现，自旋涨落，其特征在于在三维（3D）布里渊区的自旋极化率的最大值，强烈抑制在$f$ -电子超晶格。然而，由于$f$ -电子的空间限制，有效的2D自旋波动可以增加。因此，在$f$ -电子超晶格中，由这些自旋涨落介导的朝向$d_{x^2-y^2}$ -波超导性的趋势可以强烈地增加。这与由常规$s$波超导体组成的超晶格形成鲜明对比，其中超导性通常被抑制。
2015-07-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Quantum well structure of a double perovskite superlattice and formation of a spin-polarized two-dimensional electron gas
层状氧化物异质结构是一种新的途径，以定制所需的电子和磁相出现的竞争相互作用，涉及强相关，轨道跳跃，隧道效应和晶格耦合现象。在这里，我们提出了一个半金属/绝缘体超晶格，本质上形成自旋极化的二维电子气（2DEG）的机制非常不同，从广泛报道的2DEG在单一的钙钛矿极性界面。通过对Sr $_2$ FeMoO $_6$ /La $_2$ CoMnO $_6$（001）超晶格的密度泛函$+U$研究，我们发现在[001]方向上产生了一个周期性量子阱，它打破了$t_{2g}$的三重简并，将双简并$xz$和$yz$态与平面$xy$态分开.在自旋下降通道中，量子限制和强关联的双重效应使简并态局域化，而色散的$xy$态形成了对超晶格对称性的扰动具有鲁棒性的2DEG。上旋沟道保持体绝缘。自旋极化和轨道极化使超晶格成为自旋电子学和轨道电子学应用的理想材料。所提出的2DEG机制拓宽了下一代氧化物异质结构的制造范围。
2018-10-01 cond-mat.str-el
Role of multiple subband renormalization in the electronic transport of correlated oxide superlattices
在人工钙钛矿超晶格如纳米SrTiO 3/LaTiO 3多层膜中观察到带绝缘体/Mott绝缘体界面的金属行为。应用半经典的角度来看，并行电子输运，我们确定了两个主要的成分相关的系统：i）量子限制的传导电子（超晶格调制）导致一个复杂的，准二维的子带结构的空穴和电子的费米表面。ii）强的电子-电子相互作用需要准粒子色散的实质重整化。我们通过两组参数来表征这种重整化，即准粒子权重和每个部分填充子带的诱导粒子-空穴不对称性。在我们的研究中，准粒子的色散计算自洽的微观参数的函数，使用从玻色子平均场近似介绍Kotliar和Ruckenstein。我们讨论了强的本地相关的正常状态下的自由载流子响应的光学电导率和热电效应的后果。
2008-12-31 cond-mat.str-el
Charge transfer across transition metal oxide interfaces: emergent conductance and new electronic structure
采用密度泛函理论和动力学平均场论计算方法研究了由钒酸盐和锰氧化物钙钛矿和Ruddlesden-Popper结构材料交替层组成的人工超晶格中的栅内电荷转移。我们发现，钒和锰之间的电负性差异导致适度的电荷转移从VO 2到MnO 2层中的钙钛矿和Ruddlesden-Popper基超晶格，导致空穴掺杂的VO 2层和电子掺杂的MnO 2层。比较钙钛矿和Ruddlesden-Popper基异质结构提供了对顶端氧的作用的见解。我们的第一性原理模拟表明，异质结构提供的内部电荷转移和量子限制的组合是一种强有力的方法来设计过渡金属氧化物的电子结构和定制相关效应。
2015-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum phase transitions in one-dimensional nanostructures: a comparison between DFT and DMRG methodologies
本研究比较了DFT和DMRG方法在费米子一维Hubbard模型描述的均匀、超晶格和受限链中预测量子相变特性的表现，揭示了两者在不同系统结构和相态下的精度差异及适用性。
2024-02-19 cond-mat.str-el quant-ph
Control of orbital reconstruction in (LaAlO$_3$)$_M$/(SrTiO$_3$)$_N$(001) quantum wells by strain and confinement
在氧化物界面出现的不同功能要求电子重建的机制和控制参数的基本理解。在这里，我们探讨了（LaAlO 3）M/（SrTiO 3）N（001）超晶格中的电子相的演变作为应变和限制的SrTiO 3量子阱的函数。包括Hubbard U项的密度泛函理论计算揭示了N=2的电荷有序的Ti 3+和Ti 4+状态，具有未预料到的轨道重构，在Ti 3+位置显示交替的dxz和dyz特征，与先前报道的dxy状态不同，仅在aSTO处获得约化的c参数。在aLAO c-压缩导致二聚体-莫特绝缘体具有交替的dxz，dyz位点和几乎为零的带隙。超过临界厚度N=3（aSTO）和N=4（aLAO）的绝缘体到金属的过渡发生，其中在界面处的额外的e/2电子重新分布在整个STO板与dxy界面轨道占领和混合dxz + dyz占领的内层。SrTiO 3对应物（LaAlO 3与NdGaO 3）的化学变化证明STO量子阱中的显著八面体倾斜和扭曲主要由极性界面处的静电掺杂引起，而不是由STO对应物的变化引起。
2015-01-16 cond-mat.str-el
Layer- and Orbital-Selective Mott Physics Driving Dimensional Crossover in Nickelate Superlattices
Jeonbuk National University（全北国立大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Yale University（耶鲁大学）
本研究提出镍酸盐异质结构平台，通过层和轨道选择性莫特转变驱动维度交叉，为非常规超导和莫特晶体管设计提供新途径。
2026-09-15 cond-mat.str-el
Disentangling lattice and electronic contributions to the metal-insulator transition from bulk vs. layer confined RNiO$_3$
在复杂的氧化物材料中，电子性质的变化通常与晶体结构的变化有关，这就提出了电子和晶格效应在驱动金属-绝缘体转变中的相对作用的问题。本文提出了一个结合的理论和实验分析的金属-绝缘体转变的NdNiO $_3$晶体结构的依赖性，特别是比较散装材料的性能，一个和两个层之间的多个电子惰性NdAlO $_3$反层生长的NdNiO $_3$样品在超晶格。比较放大和验证了在以前的论文中开发的理论方法，并解开电子和晶格的贡献，通过一个独立的变化。在块状NdNiO $_3$中，相关性不足以自身驱动金属-绝缘体转变：需要晶格畸变。超薄膜表现出两种额外的电子效应和一种晶格相关效应。电子效应是量子限制，导致电子哈密顿量的维数减少，以及由于反层引起的键角变化而增加的电子带宽。我们发现限制效应更为重要。晶格效应是由于晶格振动传播到约束材料中的成本而导致的刚度增加。
2019-07-20 cond-mat.str-el
Tuning the Topological $θ$-Angle in Cold-Atom Quantum Simulators of Gauge Theories
规范理论中的拓扑$θ$ -角产生了一系列基本现象，包括电荷宇称对称性的破坏、动力学拓扑跃迁和禁闭-解除禁闭跃迁。与此同时，它也给理论研究带来了重大挑战，因为它意味着数值模拟中的符号问题。模拟量子模拟器开启了用这样的拓扑项来处理量子多体系统的美好前景，但是，与它们的数字对应物相反，它们还没有表现出控制$θ$角的能力。在这里，我们演示了如何可调拓扑$θ$ -长期可以添加到一个原型理论与$\mathrm{U}(1)$规范对称性，离散版本的量子电动力学在一个空间维度。正如我们所示，该模型可以实现实验中的单物种玻色-哈伯德模型在一个光学超晶格具有三个不同的空间周期，从而只需要标准的实验资源。通过含时密度矩阵重整化群方法和精确对角化的数值计算，我们基准的模型系统，并说明如何显着的效果，由于$θ$ -长期可以观察到。这些包括电荷限制，量子多体结疤的减弱，以及由于CP对称性的显式破缺而导致的科尔曼相变的消失。这项工作为研究大规模冷原子量子模拟器中拓扑规范理论项的丰富物理学打开了大门。
2022-04-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-lat
Superconductor to Mott insulator transition in YBa$_2$Cu$_3$O$_7$/LaCaMnO$_3$ heterostructures
由外部磁场、无序或空间限制等手段诱导的超导体到绝缘体的转变（SIT）是量子相变显著影响超导序参量的生动例证。为了寻求通过界面电荷转移实现SIT的新方法，我们研制了由高$T_c$超导体YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$（YBCO）和巨磁电阻铁磁体La $_{0.67}$ Ca $_{0.33}$ MnO $_3$（LCMO）组成的超薄超晶格。通过使用线性偏振共振X射线吸收光谱和磁性圆二色性，结合硬X射线光电子能谱，我们推导出一个完整的图片的界面载流子掺杂在铜酸盐和锰氧化物原子层，导致从超导过渡到一个不寻常的莫特绝缘状态出现的LCMO层厚度的增加。此外，与通常认为只有过渡金属离子才能对电荷转移过程做出响应相反，我们发现电荷也被界面的稀土和碱土金属离子主动补偿。这种通过纯电子掺杂而没有任何化学取代的阻碍作用的$T_c$的确定性控制是另一种有希望的途径，以解开无序对欠掺杂铜氧化物的赝能隙和电荷密度波相位的作用。
2016-08-15 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spin-$S$ $\mathrm{U}(1)$ Quantum Link Models with Dynamical Matter on a Quantum Simulator
本文提出一种玻色子映射，将规范场和电场表示为任意自旋-$S$ 算符，并基于此设计光学超晶格实验方案，实现大规模自旋-$1$ $\mathrm{U}(1)$ 量子链模型，通过微扰理论和无限矩阵乘积态验证其忠实性与规范不变性，并展示探测电子-正电子对（解）禁闭的潜力。
2023-05-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-lat
