常压下 La$_4$Ni$_3$O$_{10}$ 中的自旋密度波与超导性

我们使用多轨道随机相近似（RPA）研究了常压下 La$_4$Ni$_3$O$_{10}$ 的自旋密度波（SDW）行为及超导（SC）潜力。从基于密度泛函理论（DFT）计算得出的十二轨道紧束缚模型出发，我们探讨了 Hubbard 相互作用对 SDW 形成的影响。我们的分析揭示了一种以非公度波矢量 $Q\approx(\pm 0.7\pi,0)$ 为特征的条纹状 SDW，表明存在可能的密度波不稳定性，这与最近的实验结果一致。这种位形由外层 Ni $d_{z^2}$ 轨道的嵌套驱动，并在顶部和底部 NiO 层之间表现出层间反铁磁序，中间层作为节点。我们证明了 Hund 耦合 $J_H$ 是观测到的 SDW 的主要驱动力。虽然常压下未掺杂体系中不存在超导性，但在适当的空穴掺杂（$\delta=-0.4$）下可以实现超导，从而产生类似于高压相的 SC 能隙结构。我们的研究确定了实现常压条纹密度波的具体条件：$J_H>0.16U$。此外，当掺杂导致 (0,0) 处出现充分嵌套时，体系的磁涨落转变为稳定的 Neel 型反铁磁态，这与高压情况类似。