异质结构作为镍酸盐超导体电子掺杂的途径

Chao Deng; Motoharu Kitatani; Guiwen Jiang; Siqi Guo; Niklas Witt; Ao Zhang; Wenfeng Wu; Mi Jiang; Karsten Held; Liang Si

异质结构作为镍酸盐超导体电子掺杂的途径

超导电性 2026-07-09 v1 材料科学强关联电子

作者: Chao Deng , Motoharu Kitatani , Guiwen Jiang , Siqi Guo , Niklas Witt , Ao Zhang , Wenfeng Wu , Mi Jiang , Karsten Held , Liang Si

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摘要

尽管该研究领域投入巨大，镍酸盐超导体的电子掺杂侧仍是未知领域。用四价稀土阳离子取代三价稀土阳离子的尝试迄今未获成功。在此，我们通过第一性原理计算展示了一种无无序的途径来对Ruddlesden-Popper镍酸盐进行电子掺杂。当将宽带隙绝缘层如La $X$ O $_3$ （ $X$ =Al, Ga, Sc）插入La $_2$ NiO $_4$ 时，额外的（LaO） $^+$ 层充当电子供体，将载流子释放到Ni-3 $d$ 轨道中。这种电子掺杂使La $_2$ NiO $_4$ :La $_2$ AlO $_4$ 自然处于 $d_{x^2-y^2}$ 波超导的最佳区域，其T $_c$ 超过50 K。同样的概念也使我们能够对La $_3$ Ni $_2$ O $_7$ （备受瞩目的超导体）进行电子掺杂。

关键词

镍酸盐超导体电子掺杂第一性原理计算 Ruddlesden-Popper相异质结构高温超导电性

引用

@article{arxiv.2607.08553,
  title  = {Heterostructuring as Gateway to Electron Doping of Nickelate Superconductors},
  author = {Chao Deng and Motoharu Kitatani and Guiwen Jiang and Siqi Guo and Niklas Witt and Ao Zhang and Wenfeng Wu and Mi Jiang and Karsten Held and Liang Si},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.08553},
  year   = {2026}
}

备注

The main text spans 6 pages with 4 figures and 1 table, while the Supplemental Material contains 11 pages, 5 figures, and 3 tables. Accepted as an Editors' Suggestions in Physical Review Letters