物理学院智能材料与传感团队蒋沛恒副教授与合作者近期在镍氧化物超导领域取得重要进展，发现了不同氧缺陷对双层镍氧化物超导性能的调控机制。相关成果以“Dual Instability of Superconductivity from Oxygen Defects in La₃Ni₂O_7+δ”为题发表在著名物理学术期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)，并被遴选为Editors’ Suggestion。

近年来，双层镍氧化物La₃Ni₂O₇在高压下表现出80 K的超导转变温度，已成为高温超导领域的重要研究体系。然而，其超导性对样品中的氧含量与氧分布高度敏感：氧空位会抑制超导，高氧压退火虽可提高氧含量并增强金属性，但也可能会削弱超导性。因此，氧缺陷调控该体系超导的物理过程与微观机制仍有待进一步厘清。

研究团队围绕双层镍氧化物超导体La₃Ni₂O_7+δ中氧缺陷对超导性的调控机制开展理论计算研究。采用密度泛函理论、动力学平均场理论和重整化群等方法，系统分析了氧缺陷的形成与分布位置、缺陷对电子关联和相干性的影响，以及由此引发的超导性质的变化。研究发现，内顶点位氧空位和双层之间的间隙氧是La₃Ni₂O₇中具有代表性的低能氧缺陷。正交畴壁会改变缺陷形成能，使氧空位倾向于在畴壁附近稳定，而间隙氧则更倾向于聚集在畴壁之间的体相区域。这种缺陷与畴结构的协同作用，可能带来不同空间尺度的氧分布不均匀性，为实验中观察到的条纹状结构和电导变化提供了微观解释。

氧空位和间隙氧以不同方式抑制超导：氧空位破坏局部Ni–O–Ni杂化并产生局域磁矩；无序分布时还会降低电子相干性，促使体系趋向安德森局域化。间隙氧富集区仍呈金属态，但额外氧会削弱电子关联和自旋涨落，从而显著降低超导配对倾向。这一双重机制解释了退火改善平均氧含量却未必增强超导的现象：退火去除氧空位的同时，也可能促使间隙氧富集。研究提出，可通过调节晶格应变、优化退火条件和去孪晶，减弱缺陷富集及其对超导的不利影响。

物理学院为论文第一完成单位，物理学院蒋沛恒副教授为论文第一作者，南京大学博士生李捷、曹宇晗为共同第一作者，南京大学卢毅教授、王强华教授为共同通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1103/vhgl-lpwv