超導性發(fā)生在各種強相關的物質相附近，引起了人們對其正常狀態(tài)特性的廣泛關注，以加深對超導性出現(xiàn)狀態(tài)的理解。最近發(fā)現(xiàn)的層狀鎳酸鹽超導性引起了類似的興趣。然而，摻雜無限層鎳酸鹽薄膜的輸運測量受到這些亞穩(wěn)態(tài)化合物的材料限制的阻礙，特別是高密度的擴展缺陷。
基于此，斯坦福材料與能源科學研究所Kyuho Lee等人通過轉移到更好地穩(wěn)定生長和還原條件的襯底 (LaAlO3)0.3(Sr2TaAlO6)0.7，可以合成基本上沒有擴展缺陷的Nd1–xSrxNiO2摻雜系列。在它們不存在的情況下，正常狀態(tài)電阻率顯示出欠摻雜狀態(tài)下的低溫上升、接近最佳摻雜的線性行為以及過度摻雜的二次溫度依賴性。盡管存在一些關鍵區(qū)別，但其在現(xiàn)象學上與銅氧化物相似，即缺乏絕緣母體化合物、多帶電子結構和莫特-哈伯德軌道排列，而不是銅氧化物的電荷轉移絕緣體。進一步觀察到超導性在轉變溫度和摻雜范圍方面的增強。這些結果表明，隨著鎳酸鹽無序程度的降低，兩個超導族的電子特性趨于一致。
材料發(fā)展
超導無限層鎳酸鹽合成和研究的一個中心問題是材料控制，因為該系統(tǒng)的熱力學穩(wěn)定性較差，文獻表明最大限度地減少無序和外在缺陷對于闡明正常態(tài)和超導相圖的性質至關重要。通過使用(LaAlO3)0.3(Sr2TaAlO6)0.7襯底來優(yōu)化鈣鈦礦的外延失配，在Nd1–x?SrxNiO2(x=0.05–0.325) 的結晶度方面取得了實質性進展，在整個Sr摻雜探測范圍內一致建立了高結晶度，從而最大限度地減少了擴展缺陷對電傳輸?shù)呢暙I。

圖1? LSAT上Nd1–xSrxNiO2薄膜的結晶度增強?
超導穹頂
在LSAT上的薄膜中仍然觀察到超導穹頂。對于之前的SrTiO3薄膜，發(fā)現(xiàn)超導性的存在與相對于Rq的正常狀態(tài)電阻大小之間存在直接相關性。穹頂?shù)膱怨绦院洼^高的Tc都表明這里的超導性可能是非常規(guī)的，不能純粹用電子-聲子機制來解釋。

圖2? 高結晶Nd1–xSrxNiO2的相圖
欠摻雜狀態(tài)
在欠摻雜區(qū)域，SrTiO3薄膜的低溫電阻率變化大致為log(1/T)（。比較 LSAT 上薄膜的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)盡管電阻率本身在較干凈的樣品中小了大約四倍，但Tupturn幾乎相同。這些觀察結果表明，電阻上升不能直接歸因于無序或局域化效應，也不能直接歸因于近藤物理學。通過將測量擴展到更低的溫度，觀察到電阻率飽和度低于2?K。

圖3? 欠摻雜狀態(tài)的磁輸運特性
過摻雜狀態(tài)
與欠摻雜狀態(tài)相反，當降低無序度和施加磁場時，過摻雜區(qū)域電阻上升的溫度起始點顯著降低。事實上，Tupturn顯示出與低溫常態(tài)電阻率的強烈線性相關性。電阻上升的抑制顯示出對外延應變的最小依賴性。這些觀察結果表明，過摻雜區(qū)域的電阻上升是由無序物理驅動的。

圖4? 過摻雜狀態(tài)的磁輸運特性
參考文獻：
Lee, K., Wang, B.Y., Osada, M. et al. Linear-in-temperature resistivity for optimally superconducting (Nd,Sr)NiO2. Nature 619, 288–292 (2023).DOI：10.1038/s41586-023-06129-xhttps://doi.org/10.1038/s41586-023-06129-x