[论文解读] The s$^\pm$-Wave Pairing and the Destructive Role of Apical-Oxygen Deficiencies in La$_3$Ni$_2$O$_7$ Under Pressure
本文使用多轨道RPA(包括用于缺陷的实空间RPA)在压力下证明La3Ni2O7中的s±波配对,伽玛口袋对嵌嵌至关重要,并且证明顶氧缺陷会诱发局部磁矩,抑制Tc。
Recently, the bilayer perovskite nickelate La_{3}Ni_{2}O_{7} has been reported to show evidence of high-temperature superconductivity (SC) under a moderate pressure of about 14 GPa. To investigate the superconducting mechanism, pairing symmetry, and the role of apical-oxygen deficiencies in this material, we perform a random-phase approximation based study on a bilayer model consisting of the d_{x^{2}-y^{2}} and d_{3z^{2}-r^{2}} orbitals of Ni atoms in both the pristine crystal and the crystal with apical-oxygen deficiencies. Our analysis reveals an s^{±}-wave pairing symmetry driven by spin fluctuations. The crucial role of pressure lies in that it induces the emergence of the γ pocket, which is involved in the strongest Fermi-surface nesting. We further found the emergence of local moments in the vicinity of apical-oxygen deficiencies, which significantly suppresses the T_{c}. Therefore, it is possible to significantly enhance the T_{c} by eliminating oxygen deficiencies during the synthesis of the samples.
研究动机与目标
- 确定在加压下La3Ni2O7的配对机制与对称性。
- 确定压力如何通过费米面嵌套和γ口袋促成超导。
- 评估顶氧缺陷对Tc和超导的影响。
- 解释双层镍酸盐中主导配对的轨道贡献。
提出的方法
- 从DFT构建双层两轨道(d_x2-y2, d3z2-r2)紧毗宾模型。
- 应用多轨道RPA以获得重整化的自旋和电荷易变性。
- 通过线性化的缝隙方程和最大的特征值λ 来确定主导配对通道。
- 使用实空间RPA研究顶氧缺陷随机分布的系统。
- 分析压力下γ口袋的出现如何影响费米面嵌套与配对。
- 将配对对称性与费米面囊上的符号结构(s±)联系起来。

实验结果
研究问题
- RQ1在中等压力下La3Ni2O7 的配对机制及最终对称性是什么?
- RQ2压力诱导的γ口袋如何影响费米面嵌套和Tc?
- RQ3顶氧缺陷对磁性涨落和超导性的影响?
- RQ4双层镍酸盐中哪种轨道特征主导超导配对?
主要发现
- 在原始晶体中,自旋涨落偏好纯净晶体中的s±波配对对称性。
- γ口袋在压力下出现并参与最强的费米面嵌套,增强超导。
- 主要配对涉及层间d3z2−r2轨道,具有显著的轨道贡献引导间隙结构。
- α和γ口袋的超导间隙符号与β口袋相反,与s±配对一致。
- 顶氧缺陷诱发局部磁矩,抑制Tc,降低临界作用强度Uc^(s),并且在现实δ 下对典型U可能导致超导被破坏。
- 实空间RPA显示Tc 抑制随缺陷浓度δ 增大而增强,在所选U=1.16 eV时,大约δ>3%时Tc几乎消失。

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