应变调控的 La$_3$Ni$_2$O$_7$ 薄膜电子结构与超导性

最近合成了 Ruddlesden-Popper (RP) 镍酸盐超导体薄膜，其中 (La,Pr)$_3$Ni$_2$O$_7$ 系统显示出超过 40 K 的显著临界温度 $T_c$。我们系统地研究了该系列薄膜的能带结构和电子关联效应，以识别控制超导性的关键因素并探寻提升 $T_c$ 的途径。基于密度泛函理论 (DFT) 计算，我们构建了一个包含 $3d_{3z^2-r^2}$ 和 $3d_{x^2-y^2}$ 两个轨道的双层紧致模型，用于一系列面内压缩模拟基片效应。我们发现随着压缩，$M$ 点处的能带能量下降，导致费米层附近的态密度增加，这与bulk 在压力下的行为截然不同。随后我们应用函数性重整群 (FRG) 方法研究电子关联效应对超导性的影响。我们发现 $s_\pm$ 波配对对称性在薄膜中保持稳健，与bulk 相同。但令人惊讶的是，对于薄膜，我们发现通过减小面内晶格常数、增加面外晶格常数或进一步电子掺杂可实现 $T_c$ 的提升。这些发现一致于由自旋涨落诱导的 itinerant 超导性模型，为未来实验中进一步提升 $T_c$ 提供了理论支持。