双层镍酸盐中四方相稳定与铝掺杂效应

近期研究表明，Ruddlesden-Popper（RP）双层镍酸盐（如La$_3$Ni$_2$O$_7$或La$_2$PrNi$_2$O$_7$）的四方相在高压下稳定，可能与高温超导性（HTSC）有关。在此背景下，实现在室压下稳定四方相将是实现镍酸盐体系室压HTSC的理性步骤。本文采用Goldschmidt容差因子概念，通过铝掺杂并在中等偏高氧压下进行后烘结，成功稳定了四方相。X射线和中子衍射验证了后烘结样品La$_3$Ni$_{2-x}$Al$_x$O$_{7-\delta}$（0.3 ≤ x ≤ 0.5）的四方I4/mmm结构。Al掺杂样品（包括四方相样品）表现出半导体特性，携带局域磁矩，并在低温下表现出自旋瓜蟾行为，这些现象可通过载流子局域化来解释。此外，对后烘结样品进行高压电阻测量显示，即使是低浓度Al掺杂（x = 0.05），也能几乎完全抑制超导性。本工作提供了关于非磁性杂质对镍酸盐中电性和超导性影响的资料，这将有助于理解RP镍酸盐的超导机制。