在鎳氧化物L(fēng)aNiO₂和NdNiO₂中，Ni為+1價(jià)，其3d軌道上有9個(gè)電子，最高的d_x2-y2軌道半滿，Sr摻雜會(huì)引入空穴，類似空穴摻雜的銅氧化物高溫超導(dǎo)體，多年來(lái)人們一直猜測(cè)其中也可能有高溫超導(dǎo)。最近，《自然》雜志報(bào)道在Nd_1-xSr_xNiO₂薄膜中發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)相，證實(shí)了這一預(yù)期［Nature 572, 624 (2019)］。

　　為了澄清鎳氧化物超導(dǎo)的物理特性，中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心EX9組研究員楊義峰與清華大學(xué)教授張廣銘和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)卡弗里理論科學(xué)研究所教授張富春合作，提出了鎳氧化物超導(dǎo)體的一個(gè)理論模型。他們仔細(xì)分析了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)未摻雜的NdNiO₂或LaNiO₂母體中均存在較強(qiáng)的近藤散射，導(dǎo)致電阻與霍爾系數(shù)在低溫下呈現(xiàn)典型的對(duì)數(shù)溫度依賴行為；而在空穴摻雜的Nd_1-xSr_xNiO₂中，電阻在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變之上呈現(xiàn)類似最佳摻雜銅氧化物的奇異金屬行為。基于以上事實(shí)，他們提出鎳氧化物超導(dǎo)體的母體為自摻雜的Mott絕緣體，其中Ni的大部分3d_x2-y2電子比較局域，形成自旋晶格，少部分則轉(zhuǎn)移到Nd或La的5d軌道上。這些巡游的5d電子既在Ni自旋晶格上引入了空穴（holon），又與這些自旋發(fā)生近藤散射并在低溫下形成近藤單態(tài)（doublon），產(chǎn)生低能的doublon-holon激發(fā)，破壞了可能的磁性長(zhǎng)程序。

　　以上工作為理解鎳氧化物超導(dǎo)體提供了理論基礎(chǔ)，指出該體系具有重費(fèi)米子和銅氧化物的雙重特征，是探索新物理的重要對(duì)象。文章發(fā)表于《物理評(píng)論B》，并被選為編輯推薦［Phys. Rev. B 101, 020501(R) (2020)］。該工作得到科技部（2016YFYA0300300, 2017YFA0302902, 2017YFA0303103、2014CB921203、2015CB921303）、國(guó)家自然科學(xué)基金委（11774401, 11674278）和中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目（XDB28000000）的支持。

　　論文鏈接 

　　圖1：NdNiO₂和LaNiO₂的電阻與霍爾系數(shù)，低溫下呈現(xiàn)對(duì)數(shù)溫度依賴行為。

　　圖2：鎳氧化物超導(dǎo)母體理論示意圖，自旋格子及其上doublon-holon激發(fā)。