报告题目：镍基高温超导体的理论模型和超导电性

报 告 人：姚道新 教授 中山大学

报告时间：2025年10月15日  (星期三)  下午 14:30

报告地点：物理楼313报告厅

报告摘要：双层镍氧超导体La₃Ni₂O₇在高压下具有超过80 K的超导转变温度，最近又发现其在薄膜样品中可以实现常压下的超导电性。我们发现影响镍基高温超导体的主要是Ni的d_x2-y2和d_z2两个轨道，以及O的p轨道。基于此，我们提出了La₃Ni₂O₇的双层两轨道模型（4轨道模型）和高能下的11轨道模型（含O-p轨道），并给出了相应的电子跳跃和格点能等参数。在此基础上，我们提出了双层两轨道t-J模型，并研究了其超导转变温度、超导配对、磁化率、电荷转移、Zhang-Rice单态等特性。通过重整化平均场理论 (RMFT)，我们发现双层镍氧化物La₃Ni₂O₇块体的超导转变温度T_c可以接近实验上的80 K，并且具有s±波对称性，与层间反铁磁关联紧密相关。另一方面，我们发现La₃Ni₂O₇超导转变发生的位置恰好发生在最佳掺杂区域附近，一定程度上解释了La₃Ni₂O₇为何具有如此高的T_c。我们还对三层镍基超导体La₄Ni₃O₁₀进了理论研究，发现Ni-d_z2轨道在费米面附近形成成键态、非键态与反键态，其中，成键态对应的能带在压力的作用下可以穿过费米面，而非键态对超导的产生起着一定的扰动作用。利用Wannier轨道投影方法，我们提出了La₄Ni₃O₁₀的三层两轨道模型（6轨道模型）和高能量的16轨道模型（含O-p轨道）。我们最新研究了La₃Ni₂O₇和(La,Pr)₃Ni₂O₇薄膜的电子能带和费米面，提出了相应的多轨道模型。通过RMFT理论研究，我们发现双层镍基超导体薄膜的s±波对称性能够完好解释ARPES实验上发现的超导能隙结果，层间反铁磁相互作用对其超导转变温度有显著的影响。

参考文献：

Nature 621, 493 (2023)； Phys. Rev. Lett. 131, 126001 (2023)；Nature Communications 15，4373 (2024)；NPJ Quantum Materials 9, 61 (2024)；Phys. Rev. B 110, 014503 (2024)； SCPMA 67, 117402 (2024)；SCPMA 67, 117403 (2024)； PRB 110, 134520 (2024)；PRB 110, 235155 (2024)； Chin. Phys. Lett. 41, 077402 (2024)；NPJ Quantum Materials  10, 17 (2025)；SCPMA 68, 237411 (2025)；PRB 111, 075140 (2025)；Chin. Phys. Lett. 42, 080708 (2025)；arXiv:2411.13554； arXiv:2503.17223 ； arXiv:2505.15906； arXiv:2506.20727。

报告人简介：

姚道新，中山大学物理学院二级教授、理论物理学科负责人，宝钢优秀教师奖，南粤优秀教师，教育部新世纪优秀人才，广东特支计划领军人才，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，广东省磁电物性分析与器件重点实验室副主任、广东省磁电物性基础学科研究中心（物理学）副主任、中国物理学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年底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200多篇，包括Nature，Nature Physics/Communications，Physical Review Letter, Science Bulletin等。有关成果被Nature、Science等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。

供稿审核：刘广强

编辑审核：王文志

终审：满忠晓