无限层镍氧化物超导薄膜的研究进展

报告人

Prof. Liang Qiao (乔梁)

University of Electronic Science and Technology of China

时间

2023年11月8日（星期三）上午10：00

地点

物质科学教研楼B1502会议室

乔梁，电子科技大学物理学院教授。2009年博士毕业于北京航空航天大学，2009-2014曾在美国西北太平洋国家实验室和橡树岭国家实验室从事博士后研究工作，2015年-2017年担任英国曼彻斯特大学材料学院讲师。2017年全职回国加入电子科技大学。主要从事材料外延生长、人工界面构筑、电子结构与物性调控、超导磁性新材料、能源材料与物理的交叉研究工作。在Nature、Nature Materials、Nature Communications、Matter、Physical Review Letters、Advanced Materials等期刊发表研究论文170余篇。

报告摘要

2019年美国斯坦福大学Hwang教授课题组发现了无限层镍氧化物外延薄膜的超导电性（镍基超导），为超导物理和材料的研究开辟了新方向[1]。镍基超导材料具有二维无限层晶体结构和与铜基超导类似的3d^9-x电子构型，是深入研究类铜基高温超导的模型体系，对于揭示高温超导的物理机制具有重要意义。近4年来，镍基超导的研究取得了许多新的突破（基态电子结构、掺杂相图、低能磁激发、电荷有序等），但也存在着关于磁性的争论和材料制备的困难。本次报告将介绍我们在镍基超导体中发现大量氢元素。在锶元素含量不变的情况下，通过调控氢元素的含量，可以实现“弱绝缘→超导→弱绝缘”的连续相变，证实了氢元素在镍基超导中扮演关键作用。利用共振X射线非弹性散射（RIXS）技术，首次观察到巡游间隙位s轨道（IIS）的奇异电子态，并结合理论计算，证实了氢元素与IIS轨道发生强杂化[2]。这些本征现象有利于降低Ni3d-Nd5d和Ni3d-IIS之间的轨道耦合，进而实现“准二维”3d_x2-y2轨道主导的、类似于铜基超导体的费米面电子结构，有助于促进无限层镍氧化物中超导态的出现。此外，本次报告还将介绍该类材料强场诱发的对称性破缺以及材料的环境稳定性等研究进展。

关键词：镍基超导；氢元素；间隙位s轨道；轨道杂化

参考文献

[1] Li, D.F.; Lee, K.; Wang, B.Y.; Osada, M. et al. Nature 2019, 572: 624.

[2] Ding, X.; Tam Charles C., Sui Xuelei et al. Nature 2023, 615: 50.