[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百二十) ] 张广铭：镍氧化物高温超导研究

镍氧化物超导是近几年新发现的非常规超导体系，分别为Lnn+1NinO3n+1和Lnn+1NinO2n+2钙钛矿结构，其中Ln代表稀土元素La、Pr、Nd等。2019年，美国科学家首先在Nd1-xSrxNiO2薄膜中发现超导电性，但超导转变温度仅有15 K，压力下也没有超过40 K。2023年，中国科学家在双层镍氧化物La3Ni2O7单晶材料中，通过施加高压发现接近80 K的高温超导电性(Sun, et. al., Nature 621, 493)。镍氧化物La3Ni2O7材料体系的基本特征为：Ni为+2.5价，dz2轨道接近半满，dx2-y2轨道接近1/4占据，完全不同于铜氧高温超导体中Cu2+的半满dx2-y2电子结构。根据这些独特结构，我们首次提出了一个包含dx2-y2和dz2轨道电子的双层有效微观模型，并明确指出层间的dz2轨道电子通过顶点氧形成σ和反σ键能带，而局域的电子库伦排斥相互用将导致一个层间on-site反铁磁海森堡自旋耦合。在高压下，强的层间on-site反铁磁海森堡自旋耦合导致dz2轨道电子配对，通过与巡游的dx2-y2轨道电子的杂化，产生非常规超导电性。为此，我们还提出了一个双层镍氧化物超导的两分量理论，该理论代表了一种新的配对机制，揭示了双层镍氧化物高温超导和铜氧化物高温超导的本质区别，对建立普适的高温超导微观机理具有重要意义。

[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百一十九) ] 张定：高温超导转角约瑟夫森结和配对对称性探测

测定配对波函数对称性是理解高温超导机理的重要一环，该研究往往需要将不同晶向的超导材料拼接成高质量的约瑟夫森结，十分考验样品的合成制备技术。 近年来， 利用范德瓦耳斯堆垛技术，人们可以构建具有原子级平整界面的转角铜氧化物高温超导双晶， 研究其中的约瑟夫森隧穿现象，从而探索s 波、d 波、以及由于界面耦合演生出的d + id 波配对的可能性。本报告将简单回顾约瑟夫森效应及其在配对对称性探测上的重要作用，介绍转角铜氧化物约瑟夫森结的研究进展，包括近期转角结制备技术和国内外的实验结果。报告最后将对转角约瑟夫森结未来研究提出一些展望。

[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百一十八) ] 孔祥燕：超导量子干涉器件基础及其前沿应用

超导量子干涉器件（SQUID）是基于约瑟夫森效应和磁通量子化的高灵敏度磁传感器，由于其优越的性能，在量子信息、量子探测方面有广泛的应用。本报告将介绍SQUID基本原理、设计原则、制备工艺及难点，以及在弱磁探测如生物磁（心磁、脑磁、肌肉神经磁场）探测、工业无损检测、精细电流成像、地球物理探测等领域的国内外进展，并对目前在高端仪器装备研发方面的关键技术和瓶颈问题展开分析和讨论。

[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百一十六) ] 鲁兴业：Nematic quantum disordered magnetic state in FeSe

在铁基超导家族中，铁硒（FeSe）是最令人感到惊奇的材料之一。它具有最简单的晶体结构，但却展现出了极为丰富的奇异物性。它的超导电性极易被压力调控，当以单层薄膜形式存在时，超导转变温度甚至可能进入液氮温区。它没有长程磁序，但在其电子向列相中却存在很强的反铁磁自旋激发。目前，对FeSe中电子向列相的起源，以及其磁相互作用和量子磁无序基态，仍然存在很多不清楚的地方。为进一步理解这些问题，需要对退孪晶FeSe的磁激发谱进行详细的测量和分析。在本报告中，将介绍我们基于自己发展的退孪晶技术，采用非弹性中子散射和共振非弹性X射线散射（RIXS）对FeSe中本征磁激发开展的实验研究。

[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百一十五) ] Matthieu Le Tacon：Interplay between charge density waves and unconventional superconductivity in correlated metals – New results and insights

Transition metal compounds in which electrons from partially filled d-shells strongly interact with each other keep challenging the standard theory of solids as new, emergent exotic electronic orders are experimentally observed. Despite vastly different macroscopic properties, e.g. high temperature superconductivity (HTS), electronic nematicity or density waves to cite a few, the electronic phases encountered in these quantum materials can be almost degenerate and compete with each other within complex phase diagrams. The crystal lattice is more than a mere spectator. It can be used to tune the subtle interplay between charge, spin, orbital and lattice degrees of freedom that controls such competing electronic states and thereby to learn more about the microscopic mechanisms underpinning their stabilization.

[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百一十四) ] 乔山：图像型多通道自旋分辨光电子谱仪

物质的物理化学性质是由物质中的电子状态所决定的。随着计算技术的快速发展，以拓扑量子材料为代表的材料科学革命正在到来，材料科学正从“炒菜”式的配方研究走向通过控制物质中的电子状态来设计和控制量子材料，对物质中电子状态的精密测量已经成为研究物性形成机理及设计制备新量子材料的基础。我们研究组在过去的10年间发明了图像型多通道电子自旋分析器，有望改变自旋分辨光电子谱学的现状，为解决高温超导机理等凝聚态物理前沿研究提供基础电子结构信息[1]。目前，正在研制双光电子谱仪，有望实现对双粒子格林函数的及物质中关联相互作用的直接观测。本报告将主要介绍图像型电子自旋分析器及最近利用其进行的科学研究，并介绍双光电子谱仪的原理及可能的应用。

[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百一十三) ] 王 猛：液氮温区镍氧化物超导电性的发现

非常规超导材料探索和机理研究是物理学中最重要的问题之一。目前主要的非常规超导材料包括重费米子超导体、铜氧化物超导体、铁基超导体，其中铜氧化物超导转变温度最高，转变温度在液氮温区。镍氧化物与铜氧化物具有相似的结构体系，其中+1价镍离子与+2价铜离子具有相同的电子数，被认为可能具有超导电性。我们首次在具有双镍氧正八面体平面组成的镍氧化物La3Ni2O7体系单晶样品14 GPa压力下发现了高达80 K的超导转变温度，其中镍的价态为+2.5，超出此前理论预期。本报告将介绍La3Ni2O7单晶样品的生长方法、常压下的物理性质以及高压下的结构表征、通过电学和磁性测量对超导电性的确认。本次发现的镍氧化物高温超导体从磁性上看与铜氧化物和铁基超导体有很大不同。液氮温区镍氧化物高温超导电性的发现为非常规超导机理研究及材料探索提供了重要指引。

[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百一十二) ] 季 鲁：TlBaCaCuO高温超导薄膜的制备和应用研究

[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百一十一) ] 王健： Pair density wave state in a monolayer high-Tc iron-based superconductor

The pair density wave (PDW) is an extraordinary superconducting state where Cooper pairs carry nonzero momentum. Theoretically, the PDW order is hypothesized to play a fundamental role in high-temperature (high-Tc) cuprate superconductors, wherein experimental evidence of the PDW state has been reported. However, the PDW order has not been experimentally observed in iron-based superconductors, another high-Tc superconductor family. Here, using scanning tunneling microscopy/spectroscopy, we report the discovery of the PDW state in monolayer iron-based high-Tc Fe(Te,Se) films grown on SrTiO3(001) substrates [1]. The PDW state with a period of λ ~ 3.6aFe (aFe is the distance between neighboring Fe atoms) is observed at the domain walls by the spatial electronic modulations of the local density of states, superconducting coherence peak height and gap energy. Moreover, the π-phase shift boundaries of the PDW state are observed near the vortices of the induced secondary charge density wave state, further demonstrating that the PDW state at the domain wall is a primary state. The discovery of the primary PDW state in the monolayer Fe(Te,Se) film provides a low-dimensional platform to study the PDW state and its interplay with the topological electronic states and unconventional high-Tc superconductivity.

[超导基础理论和实验技术系列讲座 (一百一十) ] 李丹枫：无限层镍氧化物中的“非常规”超导现象

开发新的研究手段来设计和发现新的超导体，特别是具有非常规对称性超导序参量或奇异配对机制的非常规超导材料，为超导在未来量子设备中的应用打开新的大门。最近报告人在无限层镍氧化物中发现的超导现象，重新引发了人们对类铜基超导体系研究的兴趣[1]。值得注意的是，镍氧化物超导材料体系在其超导相图、纠缠强相关电子相[2]、反铁磁相互作用[3]、超导各向异性[4]等特性方面与铜基超导体表现出有趣的相似性和区别性。鉴于超导镍氧化物合成的难度与其薄膜属性，对这一材料体系内在特性的实验工作仍然有限[5,6]。此次报告中，他将重点阐述薄膜镍氧化物超导材料的制备以及其电子与磁性结构的研究进展。此外，他还将讨论无限层镍氧化物薄膜合成与处理的最新方法和探测其独特特性方面的最新进展。最后，他将分享如何采用基于动力学手段的拓扑化学法创造新的量子材料体系，并展望此类技术在氧化物薄膜材料和异质结中的新应用。