无限层镍酸盐中铁磁性与超导性的扫描 SQUID 研究

无限层镍酸盐 $R_{1-x}$Sr$_{x}$NiO$_{2}$（$R$ = La, Pr, Nd）是一类在结构上与铜氧化物相似的超导体。尽管尚未在这些材料中观察到长程反铁磁序，但已有关于反铁磁自旋涨落和自旋玻璃行为等磁效应的报道。不同的实验对于配对对称性是 $s$ 波还是 $d$ 波得出了不同的结论。在本文中，我们应用扫描超导量子干涉器件（SQUID）探测了生长在 SrTiO$_3$（STO）上的三种无限层镍酸盐（La$_{0.85}$Sr$_{0.15}$NiO$_2$、Pr$_{0.8}$Sr$_{0.2}$NiO$_2$ 和 Nd$_{0.775}$Sr$_{0.225}$NiO$_2$）薄膜样品的磁行为，每种薄膜的标称厚度为 20 个晶胞。在所有三种薄膜中，我们都观察到了铁磁背景。我们还测量了 Pr$_{0.8}$Sr$_{0.2}$NiO$_2$ 和 La$_{0.85}$Sr$_{0.15}$NiO$_2$ 在超导临界温度以上的磁化率，并确定了非 Curie-Weiss 动态磁化率。这两种磁性特征可能均源于 NiO$_x$ 纳米颗粒。此外，我们研究了 Pr$_{0.8}$Sr$_{0.2}$NiO$_2$ 和 Nd$_{0.775}$Sr$_{0.225}$NiO$_2$ 中的超导性，它们表现出不均匀的抗磁屏蔽。在相对均匀的区域中，由抗磁磁化率推断出的超流密度在两个样品中均表现出 $T$ 线性行为。最后，我们在 Nd$_{0.775}$Sr$_{0.225}$NiO$_2$ 中观察到了超导涡旋。我们根据抗磁性的强度以及涡旋的大小和形状，确定了 Nd$_{0.775}$Sr$_{0.225}$NiO$_2$ 在 300 mK 下的 Pearl 长度为 330 $\upmu$m。这些结果突出了在解释这些薄膜的实验结果时考虑 NiO$_x$ 颗粒的重要性。