无限层镍氧化物超导薄膜因其在结构与电子构型与铜氧化物高温超导体存在高度相似，可为研究高温超导机理提供了全新平台。这类材料虽然具有与铜基超导体相似的Ni 3d_x²-_y²能带，但其特有的额外电子口袋特征迥异于铜氧化物超导体的单带电子结构。长期以来，这一独特电子型能带的轨道起源引发广泛理论争议。

图：(a) NdNiO₂/SrTiO₃与LaNiO₂/SrTiO₃在A-Z-A方向的色散对比。(b) NdNiO₂原子单胞结构示意图，其中标出了Ni 3dx²−y²轨道及间隙s轨道的空间分布。(c)、(d) 分别为NdNiO₂和LaNiO₂在Γ-X-M平面和Z-R-A平面的费米面示意图。

本工作通过偏振依赖和元素共振角分辨光电子能谱，确定了高质量无限层镍氧化物薄膜NdNiO₂的电子型口袋源自类电子化合物间隙s态(interstitial s state)，而稀土元素5d和4f轨道在费米能级附近的贡献可以忽略不计。该发现明确了稀土元素在无限层镍基低能电子结构构建中的作用，并首次在强关联氧化物体系中证实了类电子化物间隙s态的存在——即电子占据晶格间隙而非原子轨道。这种类电子化物态的发现将为理解无限层镍氧化物超导薄膜的的自掺杂行为和超导电性提供了新视角。

该工作近日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters, 2025, 135(11): 116501.)，标题为”Observation of Electridelike s States Coexisting with Correlated d Electrons in NdNiO₂”，并被编辑推荐(“Editors' Suggestion”)。研究工作由博士生李迟昊（第一作者）、陈禹桐（第二作者）等合作完成，徐海超副研究员、彭瑞研究员和封东来教授共同指导并担任通讯作者。