含氧空位镍酸盐超导体 R3Ni2O7 的电子性质
材料科学
2024-06-07 v1
摘要
La3Ni2O7 中超导性的发现引起了人们对镍酸盐超导体领域的极大研究兴趣。尽管对原始 La3Ni2O7 进行了广泛研究，但氧空位 (VO)（氧化物中常见的一类本征缺陷）对 La3Ni2O7 电子结构和超导性的影响仍不清楚。本文中，我们确定了形成 VO 最具能量有利的位置是连接 NiO6 双层的氧原子，这导致沿 c 轴的晶格常数显著减小。有趣的是，电子结构发生了显著变化，特别是对于 Ni dz2 和 Ni dx2-y2 轨道。Ni dz2 轨道在原始 La3Ni2O7 中为部分占据，而在存在 VO 时变为完全占据，导致其在 Fermi 能级附近的比例显著降低。相反，由于轨道局域化和轻微上移，Ni dx2-y2 态的比例增加。此外，我们观察到当存在 VO 时，双层内 Ni dz2 轨道的跃迁显著增加，但符号相反，这与先前的理解有很大不同。在存在 VO 时，Ni dz2 和 Ni dx2-y2 轨道之间的轨道间跃迁也改变了符号。我们的结果表明，鉴于 Ni dz2 在产生超导性中起关键作用的一般假设，VO 的形成可能对 La3Ni2O7 的超导性有害。此外，我们提出 Ce3Ni2O7 可能是镍酸盐超导体的更好候选者，因为它与 La3Ni2O7 具有相似的电子结构但晶格体积更大，其 VO 浓度更低。
引用
@article{arxiv.2312.01271,
title = {Electronic properties of nickelate superconductor R3Ni2O7 with oxygen vacancies},
author = {Xuelei Sui and Xiangru Han and Xiaojun Chen and Liang Qiao and Xiaohong Shao and Bing Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.01271},
year = {2024}
}