Quantum Matter Seminar: 新型镍氧高温超导体的理论研究

姚道新

中山大学物理学院

报告时间：2024年3月18日（周一）下午15:30

报告地点：紫金港校区段永平教学楼2号楼212报告厅

摘要：

新发现的双层镍氧超导体La₃Ni₂O₇在压强超过14GPa时具有超过液氮沸点温度的约为80K的超导转变温度，引起了国际上的广泛关注。通过密度泛函理论对结构相变前后的电子能带进行分析，我们发现在低压下（相变前）Ni的3d_x2-y2轨道电子能带穿过费米面，而高压下3d_z2电子能带上移，触碰费米面，影响超导电性的主要是Ni的3d_x2-y2和3d_3z2−r2两个轨道，以及O的p轨道。为了理论和实验研究的方便，我们提出La₃Ni₂O₇在高压相下的双层两轨道模型，主要是基于Ni的3d_x2-y2轨道和3d_3z2−r2两个轨道。通过Wannier downfolding和对称性分析, 我们获得了电子跳跃和格点能等参数，能够对电子能带结构和费米面进行很好的描述。如果进一步考虑O的p轨道，我们提出了高能下的11轨道模型，并给出了相应的电子跳跃和格点能等参数。在此基础上，我们进一步研究了超导转变温度、超导配对、磁化率、电荷转移、Zhang-Rice单态等特性。随着三层结构的La₄Ni₃O₁₀发现有超导电性，其电子能带、多轨道模型、超导机制等又掀起了新的研究热潮，我们将在此给与介绍。

参考文献：Nature 621, 493(2023)；Phys. Rev. Lett. 131, 126001 (2023)；arXiv: 2307.05662；arXiv: 2308.16564；arXiv: 2309.01148；arXiv: 2311.16763；arXiv: 2402.07196。

报告人简介：

姚道新，中山大学物理学院教授、博士生导师、理论物理学科负责人，宝钢优秀教师奖，教育部新世纪优秀人才，广东省特支计划领军人才，广东省物理学会秘书长，广东省磁电物性分析与器件重点实验室副主任，广东省本科高校物理学类专业教学指导委员会副主任，中国物理学会凝聚态理论与统计物理专业委员会、低温物理专业委员会委员。1994年于浙江大学物理系获学士学位，1998年于浙江大学物理系获理论物理硕士学位。2007年于美国波士顿大学物理系获博士学位。之后于美国普渡大学、田纳西大学和橡树岭国家实验室做博士后研究。2009年12月全职回到中山大学物理学院担任教授，同时为光电材料与技术国家重点实验室固定研究人员。主要研究领域为关联电子体系，包括超导体、量子磁性、拓扑物理、计算物理等。在国际著名物理学刊物上发表学术论文160多篇，包括Nature，Nature Physics，Physical Review Letters，Carbon等，另有科学出版社专著1章。有关成果被诺贝尔奖得主主编的专著、Nature、Science等著名刊物作为热点专题报告与评述，部分成果入选ESI高被引论文。