ScH$_{2}$与YH$_{2}$的电子与空穴掺杂：无外加压力对超导性的影响

我们呈现了ScH$_2$与YH$_2$金属氢化物固溶体的结构、电子与晶格动力学性质，以及电子-声子耦合和超导临界温度($T_c$)随电子与空穴掺杂含量的演化。该研究在密度泛函微扰理论框架内进行，通过准谐近似考虑零点能效应，并以虚晶近似模拟固溶体Sc$_{1-x}M_{x}$H$_{2}$ ($M$=Ca,Ti)与Y$_{1-x}M_{x}$H$_{2}$ ($M$=Sr,Zr)。我们发现，在空穴掺杂($M$=Ca,Sr)下，ScH$_2$与YH$_2$氢化物并未改善其由$\lambda(x)$表征的电子-声子耦合性质。相反，通过电子掺杂($M$=Ti,Zr)，体系在临界含量 $x \approx 0.5$ 处触发潜在耦合，使$\lambda$较其$\lambda(x=0)$值提高多达$70\%$。我们的结果表明，$T_c$在空穴掺杂区随$x$从$x=0.2$到$x=0.9$快速下降，最终崩塌。而在电子掺杂下，$T_c$先稳步下降至$x=0.5$达最小值，但$x > 0.5$时迅速上升，在Sc$_{0.05}$Ti$_{0.95}$H$_2$与Y$_{0.2}$Zr$_{0.8}$H$_2$固溶体处达到全区间最大值，证明在无外加压力下电子掺杂可改善原始金属氢化物的超导性质。