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镍酸盐超导体高桥遥的电子结构和拓扑研究进展

物理学 2022-06-04 23:59:10

中国科学出版社 (一)无碳二氧化镧的能带结构

不同轨道的重量用不同的颜色表示

作为化学势函数的电子总数

二氧化镧的费米表面

(4)带结构,在(1)的阴影区域中,除了沿(1)的狄拉克点之外,交叉点是有间隙的

信用:中国科学出版社 铜酸盐中高温超导性的发现吸引了人们去探索镍酸盐中的超导性,镍酸盐的晶体结构与铜酸盐相似

最近,李等人

斯坦福大学在《自然》杂志上发表了一篇文章,报道了在掺杂空穴的镍盐Nd0中观察到的超导性

8Sr0

2NiO2

与铜酸盐不同,母体化合物二氧化钕不能保持长程磁性有序,而长程磁性有序被认为是铜氧化物超导的原因

此外,二氧化钕的基态是金属性的

《自然》杂志的评论文章指出,李的工作可能会改变我们对铜酸盐和类铜酸盐系统中超导性的认识,可能会产生新的高温超导体

为了了解镍酸盐超导体的机理,中国科学院物理研究所的科学家们利用第一性原理计算和古兹威尔变分方法对母体化合物NdNiO2进行了细致的分析,包括其电子能带结构、轨道特性、费米表面和能带拓扑

结果表明,电子费米腔由Ni-3dx2-y2轨道贡献,空穴腔由Nd-5d3z2-r2和Nd-5dxy轨道组成

通过分析拓扑量子化学理论中的基本能带表示,作者发现可以构造一个双能带模型来再现费米能级周围的所有能带

这两个带起源于两个轨道,包括一个Ni-3dx2-y2轨道和一个位于氧原子空位上的类s轨道

此外,作者发现Ni-3dxy态和导带之间发生能带反转,在布里渊区产生一对沿M-A的狄拉克点

此外,考虑到镍3d电子的关联效应,作者进行了密度泛函理论+古茨韦勒计算

结果表明,半占据3dx2-y2轨道的准粒子重量最小(约0

12);即,重整化后的3dx2-y2带宽约为离散傅立叶变换结果的1/8

另一方面,由于能带重整化,沿高对称线的狄拉克点变得更接近费米能级

在这项工作中,作者计算了电子结构,讨论了拓扑性质,并建立了一个双波段模型

这些结果将有助于人们研究镍酸盐的拓扑结构和超导性

非相互作用紧束缚模型的能带结构用黑色虚线表示,而DFT+Gutzwiller带用红色实线表示

插图显示了五个三维轨道的准粒子重量

信用:中国科学出版社

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