准二维平方平面镍酸盐综述

在强关联材料中，晶格、电荷、自旋与轨道自由度相互耦合，导致超导、庞磁电阻与金属-绝缘体转变等涌现物理性质。准二维平方平面镍酸盐 Rn+1NinO2n+2（R=稀土，n=2, 3...）因 Ni+ 的 3d9 电子构型与高温超导铜氧化物中活性离子 Cu2+ 相同，而作为铜氧化物类似物备受关注且长期被探寻。自 2019 年发现 Nd0.8Sr0.2NiO2 薄膜中的超导性以来，该领域吸引了强烈关注，尽管块体多晶粉末中尚未报道超导性。在此，我们综述通过固相反应、前驱体法、高压浮区法与高压助熔剂法合成母体化合物后经拓扑还原制备准二维平方平面镍酸盐多晶粉末的方法。我们强调使用高压浮区技术制备单晶。我们讨论其晶体结构与包括电阻率、磁化率与热容在内的物理性质。我们突出在 R4Ni3O8（R=La 和 Pr）单晶中结合同步辐射 X 射线/中子单晶衍射与密度泛函理论计算所确认的铜氧化物类物理，包括电荷/自旋条纹与大幅轨道极化。此外，简要讨论了这一快速发展领域未来的挑战与可能的研究方向。