编者按

镍基超导体的发现，为高温超导研究开辟了新的方向。深入探索其物理机制，不仅有助于揭示高温超导的奥秘，也将拓展超导材料的潜在应用范围。镍基超导作为一个新兴的研究领域，在短短几年内取得了显著的研究进展。例如，双层镍氧化物在压力下转变温度超过液氮沸点，而无限层和双层镍氧化物体系的薄膜样品则实现了常压超导。从新材料的发现、物理性质的深入研究，到理论模型的不断提出和完善，这些进展都为理解高温超导机制提供了新的视角。

然而，目前镍基超导研究仍面临诸多挑战。首先，材料的制备条件较为苛刻，部分材料超导的实现还需要高压条件，这在一定程度上限制了对其更广泛深入的研究。其次，尽管对其物理性质已有所了解，但超导机制仍尚不明确，亟需关键的实验证据和理论突破。此外，与铜氧化物超导体相比，镍基超导材料的超导临界温度T_c还有较大提升空间，如何进一步提高T_c是领域内有待探索的关键科学问题。

鉴于当前镍基超导研究是一个高度活跃且进展迅速的前沿领域，《物理学报》特组织“镍基超导研究进展”专题，汇集和展示镍基超导研究领域的最新研究成果，内容涵盖实验和理论的原创性研究工作、综述、观点和展望，以及相关的实验仪器和研究方法。我们期望通过本专题，进一步促进该领域的成果交流和深入发展。专题文章分期陆续出版，2025年17期已出版第一部分，现推送2025年22期和2026年出版的第二部分，欢迎感兴趣的读者关注。

客座编辑

王   猛    中山大学

姚道新    中国科学技术大学

沈大伟    中国科学技术大学

专题文章

镍基超导研究进展专题编者按

物理学报.2025, 74 (22): 220102

doi: 10.7498/aps.74.220102

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研究论文

La₃Ni₂O₇常压下的关联电子特性

谢钟逸，罗志辉，姚道新

物理学报.2026, 75(7): 070703

DOI: 10.7498/aps.75.20251473

CSTR: 32037.14.aps.75.20251473

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摘要：近年来新发现的RP型双层镧镍氧化物La₃Ni₂O₇在加压下的超导转变引起了广泛关注，尤其是加压效应。为了进一步理解其常压下的关联电子特性，本文通过密度泛函理论计算结合瓦尼尔轨道投影方法，构造了一个包含镍的，轨道与氧的p轨道的11条轨道有效紧束缚模型，并在此基础上运用团簇动力学平均场理论进行研究。计算结果表明，La₃Ni₂O₇在常压下为费米液体相，并揭示了一个显著的轨道层间关联。局域杂质格林函数显示，轨道成键态明显不同于其他成键、反键态，并表明其能级主要集中于费米面下方。进一步地，谱函数分析显示态密度在费米面处存在一谷状结构，与电阻实验测得的弱绝缘性相符，同时该谷状结构的上峰主要源于Γ点附近的准粒子色散，下峰则源于Γ—X段的平带。最后研究了相互作用的影响。本文的研究将加深对La₃Ni₂O₇常压关联电子特性的认识，有助于理解其超导电性。

镍基Ruddlesden-Popper相高温超导薄膜的制备与优化

吕威，聂子豪，汪恒，陈亚奇，黄浩亮，周广迪，薛其坤，陈卓昱

物理学报.2025, 74 (22): 227403

doi: 10.7498/aps.74.20251080

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摘要：常压镍基高温超导电性的发现，为深入地探索镍基超导机理带来了新平台。然而，Ruddlesden-Popper相镍氧化物在热力学上处于亚稳态，对其结构和氧含量的精准控制极具挑战。本文介绍了利用强氧化原子逐层外延生长技术在LaAlO₃和SrLaAlO₄衬底上制备单相、高质量的Ln₃Ni₂O₇ (Ln为镧系元素)薄膜的系统方法。其中，(La，Pr，Sm)₃Ni₂O₇/SrLaAlO₄超导薄膜的超导起始转变温度(T_c,onset)达到50 K。阳离子化学计量偏差、逐层原子覆盖度、薄膜与衬底界面重构和氧化条件是影响薄膜Ln₃Ni₂O₇晶体质量和超导性能的4个重要因素: 1)精准的阳离子化学计量控制会抑制晶体杂相的产生; 2)原子逐层的完整覆盖和3)优化的界面重构可以减少薄膜的堆垛层错; 4)准确的氧含量调控则是实现超导单转变和高T_c,onset的关键。这些发现对各类氧化物高温超导薄膜的逐层外延生长具有借鉴意义。

三种原位原子氢还原手段对无限层镍氧化物超导体的优化

郭楠，安志彤，陈志辉，丁翔，李迟昊，樊钰，徐海超，彭瑞

物理学报.2025, 74 (22): 227404

doi: 10.7498/aps.74.20250903

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摘要：近年来，无限层镍氧化物薄膜作为首个实现超导电性的镍氧化物体系，引起研究者广泛关注。该材料通过将钙钛矿结构前驱体去除顶角氧获得。传统的CaH₂封管还原法虽简单有效，但属于非原位手段且容易造成表面非晶化，不适用于表面敏感实验的研究。为了解决该问题，本文在超高真空腔体中建立了3种不同的原位原子氢还原方式(科研用射频等离子体裂解源、工业用射频等离子体裂解源和热裂解源)，系统探索各自的最优还原条件，并比较不同还原方式对薄膜表面形貌和超导转变温度等性质的影响。多种原位还原方式的优化和对比对于进一步提升无限层镍氧化物的表面质量及超导性能至关重要。结果表明，3种原位手段在降低薄膜表面粗糙度方面相比于CaH₂还原表现出优势，工业用射频等离子体裂解源和热裂解源可实现优于CaH₂的超导性能。研究还系统介绍了各还原方式的参数优化结果，为实现高质量无限层镍氧化物薄膜的可控还原提供了重要参考。

综   述

镍基327超导体的弱耦合理论

苗舰舰，陈伟强

物理学报.2026, 75(7): 070701

DOI: 10.7498/aps.75.20251361

CSTR: 32037.14.aps.75.20251361

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摘要：镍基327超导体作为继铜基和铁基超导体之后的新型高温超导体系，在高压下其超导临界温度进入液氮温区，引发了广泛的研究兴趣。本文从弱耦合理论的角度，系统综述了近年来关于镍基327超导体的超导配对机制和配对对称性的理论研究进展。重点介绍了随机相位近似、涨落交换近似和泛函重整化群等方法在分析该体系电子结构、自旋涨落和有效配对相互作用中的应用。研究表明，在双层两轨道模型中，费米面的嵌套结构特别是由轨道构成的γ口袋在促进自旋涨落和超导配对中起到关键作用。多数弱耦合理论预测主导的超导配对对称性为s±波，其能隙函数在γ和α口袋上符号相同，在β口袋上符号相反。此外，研究还揭示了晶体场劈裂、层间耦合和压力对配对对称性的影响，并与实验观测一致。本文总结了弱耦合理论在揭示镍基327超导体超导机制方面的成果，并指出未来需结合强耦合理论与更精确的实验数据进一步阐明其超导起源。

高温超导材料La₃Ni₂O₇的零电阻和奇异金属行为

叶凯鑫, 张亚楠, 焦琳, 袁辉球

物理学报.2026, 75(1): 010704

DOI: 10.7498/aps.75.20251207

CSTR: 32037.14.aps.75.20251207

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摘要：La₃Ni₂O₇在高压条件下表现出近80 K的超导电性，是继铜氧化物高温超导体之后第二类超导转变温度进入液氮温区的层状非常规超导体，其发现引起了国际上的广泛关注。利用最近发展的金刚石对顶砧(DAC)准静水压技术，本课题组在La₃Ni₂O₇高压电输运测量方面取得了一些重要进展，率先发现了其高温超导零电阻现象，并揭示了超导与奇异金属态之间的内在联系。本文简单概述我们在该方面取得的一些研究进展，包括DAC准静水压技术的发展、La₃Ni₂O₇超导零电阻的发现过程、超导转变温度T_c与线性电阻系数之间的联系，以及修正后的压力-温度相图等。结合后续发现的其他类型的镍基高温超导材料的压力-温度相图，本文还分析了镍基高温超导与密度波转变和结构相变之间的可能联系，为后续镍基高温超导的研究提供借鉴。

Ruddlesden-Popper相层状镍基超导配对机理及相关物性的弱耦合理论研究

张铭，刘玉波，邵芷嫣，杨帆

物理学报.2025, 74 (22): 227401

doi: 10.7498/aps.74.20251179

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摘要：压力下双层镍氧超导体展现出高达80 K的超导临界温度，使Ruddlesden-Popper (RP)相层状镍氧化物成为研究非常规高温超导机制的新平台。本文从弱耦合理论计算角度出发，系统回顾了近期在RP相层状镍酸盐中非常规超导配对机制的理论研究进展，内容涵盖配对对称性、主导轨道成分及其自旋涨落特征等方面，涉及加压条件下的La₃Ni₂O₇，La₄Ni₃O₁₀，La₅Ni₃O₁₁块材以及常压条件下的La₃Ni₂O₇薄膜等多个体系。这些材料普遍表现出以与轨道为主导的低能电子自由度。在RP块材中，无规相近似、泛函重整化群和涨落交换近似等弱耦合方法普遍支持一种由自旋涨落介导、以层间轨道为主导的s^±波配对机制。其中，La₃Ni₂O₇块材的超导可能与费米面上γ口袋的出现密切相关，该口袋源于轨道成键态的金属化过程。另一方面，La₄Ni₃O₁₀的超导特性主要取决于洪特耦合强度和掺杂浓度，而非能带细节；而La₅Ni₃O₁₁则因层间约瑟夫森效应，呈现出穹顶型的压力-超导相图。对于La₃Ni₂O₇薄膜，理论研究表明其可能存在s^±波与d_xy波竞争的配对特征。此外，常压下的自旋密度波序与超导存在紧密联系。整体而言，弱耦合理论不仅解释了实验现象，还为在常压下实现高温超导提供了理论思路。

三层镍氧化物高温超导研究进展

张明鑫，裴翠颖，齐彦鹏

物理学报.2025, 74 (22): 227402

doi: 10.7498/aps.74.20251258

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摘要：近期，双层镍氧化物La₃Ni₂O₇在压力下呈现的高温超导电性引发了广泛关注，进一步推动了镍基超导领域的研究热潮。对不同非常规超导体开展系统的比较研究，有助于深化对高温超导机制的理解。相较于铜基超导体，镍基体材料在晶体结构、电子结构与物性行为上存在显著差异，其实验研究亦面临更多挑战，例如静水性对零电阻、抗磁性测试的影响，单晶氧空位缺陷以及压力下诱导的结构相变等。本文针对三层镍氧化物体材料，总结了高温超导研究进展及相关挑战，为后续镍氧化物新超导体系的研究提供了参考。

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https://wulixb.iphy.ac.cn/topics

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