电掺杂 La$_3$Ni$_2$O$_7$ 中增强的 $s^\pm$ 波超导性

在铜系材料中，电掺杂导致的超导 $T_c$ 远低于空穴掺杂。对于最近发现的镍酸盐超导体，类似的掺杂策略更加困难。因此，尽管空穴掺杂的 Ruddlesden-Popper (RP) 镍酸盐已被广泛研究，但电掺杂的 RP 镍酸盐在实验和理论上仍鲜有探索。本文通过系统研究三个具有代表性的体系：室压下的 bulk La$_3$Ni$_2$O$_7$、15 GPa 下 La$_3$Ni$_2$O$_7$，以及提供电掺杂可行路径的异质结构 La$_3$Ni$_2$O$_7$:La$_3$Al$_2$O$_7$。我们采用第一性原理计算和大规模动力学簇量子蒙特卡罗模拟，发现电掺杂在所有三个体系中均可普遍增强 $s^\pm$ 波配对超导性 (SC)，其中异质结构在欠掺杂 regime 中表现出最高的 $T_c$。此外，我们的结果表明，$d_{x^2-y^2}$ 轨道上的配对由 $d_{z^2}$ 轨道诱导，起到了关键作用。这项工作为电掺杂 RP 镍酸盐的增强超导性提供了理论预测，并呼吁未来的实验验证。