镍基碳化物超导体Th$_{2}$NiC$_{2}$中的电子精细结构

根据基于密度泛函的第一性原理计算，最近报道的镍基碳化物超导体，体心四方$I4/mmm$ Th$_2$NiC$_2$（T$_c$ = 8.5 K，通过Th与Sc合金化可增至11.2 K），其电子谱具有非常精细的结构。填充的Ni 3d能带复合体与C $2p$和Th特征杂化，直至并穿过费米能级（$E_f$），只有当包含自旋轨道耦合时才会出现尖锐结构的态密度，该耦合分裂了区域中心简并，留下一个非常平坦的能带边缘位于费米能级。能带的平坦部分对应于有效质量$m^*_{z} \rightarrow \infty$，且$m^*_{x}=m^*_{y}$大且为负。尽管有效质量表征适用的区域小于区域体积的1%，但它仍提供了费米能级处（或略高于）约一半的态。如果参考的合成样品是微量空穴掺杂的，则观察到的通过空穴掺杂提高T$_c$的现象可以得到解释，这会降低费米能级态密度并提供一定的稳定性。在这种情况下，电子掺杂将增加费米能级态密度和超导临界温度。给出了振动性质，并且获得了与70 meV处C-Ni-C伸缩模式的足够耦合，表明超导电性是由电子-声子介导的。