SrTiO3中均匀掺杂对电子声子耦合的影响

bulk n型SrTiO3(STO)长期已知在极低载流子密度下具备超导基态。这引发了关于BCS-Eliashberg范式及其 underlying 非绝热假设适用的质疑。然而，近期实验报告将Nb掺杂STO中的配对间隙与临界温度(Tc)比值设定为BCS值，尽管BCS所需的绝热性条件仅在最低声子分支覆盖整个超导穹顶时才满足。尽管这些报告对确定配对键具有强烈意义，却尚未足以解释最优掺杂的实际值。这促使我们对Nb掺杂STO进行密度泛函理论分析，以考察声子能带结构和电子声子耦合随掺杂如何演化。为描述极低掺杂浓度，我们调节了均匀背景电荷，从而获得了掺杂依赖声子频率的第一性原理结果，与Nb掺杂STO的实验数据良好一致。使用EPW代码，我们获得了掺杂依赖的声子色散和电子声子耦合强度。在我们计算的框架下，我们发现电子声子耦合在低于Nb掺杂STO实验观察到的超导穹顶范围内形成一个穹顶。此外，我们考察了轨道角动量在电子声子耦合中的消失及声子位移相关长度的掺杂依赖性，发现前者在过掺杂区域与我们的电子声子耦合强相关。