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统一应变驱动与压力驱动的超导性:抑制电荷/自旋密度波及增强层间耦合

超导电性 2025-11-11 v1

摘要

最近在应变稳定化的 La3_3Ni2_2O7_{7} 薄膜中实现了室压下的超导性,这为镍酸盐研究开辟了新途径,与其压力诱导的对应物并行。我们利用密度泛函理论计算,阐明了在结构、电子、磁性和密度波特性分析的基础上,关键在于桥接 La3_3Ni2_2O7_{7} 中应变驱动与压力驱动超导性的关键因素。与最近的扫描透射电子显微镜观察一致,我们发现在 -0.9\% 应变下发生 I4/mmmI4/mmm 结构相变, precedes 超导性发生。电子分析表明,压缩应变降低了 Ni-dz2d_{z^2} 轨道的能级,而界面 Sr 扩散有效重构了 dz2d_{z^2} 轨道,定量匹配角谱光子能谱实验。应力或压力下的层间反亚磁耦合 JJ_\perp 与实验超导 TcT_c 变化 closely tracks。压力依赖性的穹顶形状和应变依赖性的单调变化 JJ_\perp 主要源于上端氧 pzp_z 能级的调制。此外,压缩应变抑制了电荷密度波 (CDW) 和自旋密度波 (SDW) 不稳定性,类似于压力效应,其中 SDW 在结构相变时消失,CDW 在约 -3.3\% 应变下消失。我们的结果表明,抑制密度波和增强 JJ_\perp 是应变和压力驱动超导性的关键因素。因此,我们提出了若干候选基片,旨在实现更大的压缩应变,从而可能提高 TcT_c

关键词

引用

@article{arxiv.2505.12733,
  title  = {Unifying Strain-driven and Pressure-driven Superconductivity in La$_{3}$Ni$_{2}$O$_{7}$: Suppressed charge/spin density waves and enhanced interlayer coupling},
  author = {Xin-Wei Yi and Wei Li and Jing-Yang You and Bo Gu and Gang Su},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.12733},
  year   = {2025}
}

备注

9 pages, 4 figures