通过孔掺杂增强 X₄H₁₅ 化合物中的超导性：在常压条件下实现高温超导
超导电性
2025-05-01 v1
摘要
本研究对 X₄H₁₅ 化合物（其中 X 代表金属）作为常压或受压条件下潜在的超导体进行了计算性调查。通过系统的密度泛函理论计算和电子-声子耦合分析，我们展示了通过孔掺杂对这些材料电子结构的工程化如何显著增强其超导性能。虽然含 X₄⁺ 阳离子（Ti、Zr、Hf、Th）的电子掺杂化合物仅表现出温和的临界温度（1-9 K），但含 X³⁺ 阳离子（Y、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu）的孔掺杂体系在常压下显示出约 50 K 的显著更高临界温度。孔掺杂化合物中的超导性源于电子与阳离子及氢声子模式之间的更强耦合。虽然纯品 X³⁺₄H₁₅ 化合物在热力学上不稳定，但我们提出了通过对电荷补偿 YZr₃H₁₅ 化合物进行受控孔掺杂来实现可行合成路径的方案。我们的计算预测，即使仅含有少量过量 Y 也能诱导高温超导性，同时保持结构完整性。这一工作揭示了如何通过战略的电子结构调制来优化氢化物体系中的超导性能，为在常压下实现实用的高温常规超导体提供了前景路径。
引用
@article{arxiv.2504.21101,
title = {Enhanced superconductivity in X4H15compounds via hole-doping at ambient pressure},
author = {Kun Gao and Wenwen Cui and Tiago F. T. Cerqueira and Hai-ChenWang and Silvana Botti and Miguel A. L. Marque},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.21101},
year = {2025}
}