MgB$_2$电子掺杂的电子能量损失光谱研究

通过电子能量损失光谱（EELS）于扫描透射电子显微镜（STEM）中以及第一性原理电子结构计算，考察了电子掺杂的多晶Mg$_{1-x}$Al$_{x}$(B$_{1-y}$C$_{y}$)$_2$的电子结构。我们发现，随着 Mg$_{1-x}$Al$_{x}$(B$_{1-y}$C$_{y}$)$_2$电子掺杂浓度的增加，硼 $K$ 边细结构出现显著变化，表明 $K$ 边的两个能带——$\sigma$ 带和 $\pi$ 带正在同时被填充。我们的密度泛函理论计算确认了接近费米能级的 $\sigma$ 带态的填充，这被认为导致高度掺杂的 MgB$_2$ 失去超导性，因为这些态的电子声子耦合被认为是导致其高超导临界温度的原因。我们的结果显示，对于Mg或B位点的电子掺杂，电子结构几乎没有显著差异，尽管许多超导性特性（如 $T_c$ 或 $H_{c_2}$）对于C掺杂和Al掺杂的 \MB 差别很大。这种行为不能仅凭填充解释，需要考虑如能带间散射等效应。