间隙氧序及其与超导性在 La$_2$PrNi$_2$O$_{7+\delta}$ 中的竞争关系

在压力下对 bilayer nickelate La$_3$Ni$_2$O$_7$ 实现高温超导，吸引了凝聚态物理学中的广泛关注。虽然早期样品显示出有限的超导体体积分数，但 La 取代 Pr 使在压力下 polycrystals 实现bulk 超导，同时在室压薄膜中提升了转变温度。除稀有金属掺杂外，适度的氧或臭氧退火可通过缓解氧空位来提升超导性，而高压氧退火则导致在所有压力条件下均为平凡、非超导金属态。这些发现凸显了阐明稀有金属掺杂与氧化物物质度组合合对调制 bilayer nickelate 超导性的个体和整体影响的必要性。本文利用多片层电子斑照术和电子能量损失光谱，研究了 as-grown La$_2$PrNi$_2$O$_7$ 和经高压氧退火的 La$_2$PrNi$_2$O$_{7+\delta}$ polycrystals 的结构与电子性质。我们发现，Pr 掺杂离子倾向于占据外层 La 位点，有效消除内侧掏空氧位，确保 as-grown La$_2$PrNi$_2$O$_7$ 在压力下实现 bulk 超导。相比之下，高压氧退火诱导了条纹状间隙氧有序，引入准 1D 晶格势，并将多余空穴载流子注入 p 混合轨道，从而抑制了超导性。这种行为与 cuprate 超导体形成鲜明对比，后者中类似的间隙氧有序反而增强了超导性。我们的发现揭示了条纹状间隙氧序与 bilayer nickelate 超导性之间的竞争关系，为理解其独特的配对机制并为设计更稳健的超导相提供了道路。