新型 ThXAsN（X=Fe,Co,Ni）超导体的电子结构、晶格动力学与磁性：第一性原理研究

本文对三种同结构超导体 ThFeAsN、ThCoAsN 与 ThNiAsN 的力学性质、电子结构、声子色散关系、电声耦合与磁性进行了比较性的第一性原理研究。实验上，ThFeAsN 与 ThNiAsN 表现出超导性质，而 ThCoAsN 尚未被合成。我们计算的弹性常数表明所有这些体系在力学上均是稳定的。我们发现这三种化合物的电子结构在态密度、能带结构与费米面方面存在显著差异。声子计算表明包括 ThCoAsN 在内的所有体系在动力学上均是稳定的。声子色散关系显示三种体系的光学模几乎相同，而由混合模组成的低频部分存在显著变化。基于 Eliashberg 形式计算的电子-声子耦合常数与超导转变温度预测 ThCoAsN 的 T$_c$ 高达 6.4 K，ThNiAsN 的 T$_c$ 为 3.4 K，与实验值 4.3 K 吻合良好。然而，我们发现 ThFeAsN 的 T$_c$ 为 0.05 K，远小于实验值 $\sim$30 K。不过，考虑自旋密度波序与面外软声子模放大效应的简单分析表明，T$_c$ 可显著增大至 $\sim$10 K。最后，我们还讨论了阴离子 As 高度对电子结构的影响，并研究了这三种化合物中可能的磁态。