LaFeSiH$_x$ 中磁性、晶格动力学与超导性的第一性原理研究

利用密度泛函计算研究了 $x$ 在 0 到 1 之间时 LaFeSiH$_x$ 的结构、电子、磁性与振动性质。我们发现 LaFeSiH$_x$ 的电子与磁性性质受氢浓度 $x$ 的强烈调控。完全氢化的 LaFeSiH 具有条纹反铁磁基态，而在虚拟晶体近似或超胞显式掺杂下，欠掺杂的 LaFeSiH$_x$（$x\leq0.75$）不具磁性。反铁磁构型破坏了 Fe $d$ 轨道的对称性，并使电声耦合增强至多 $50\%$，尤其是对于与 Fe 原子运动相关的 20–50 meV 范围内的模。我们发现存在竞争的最近邻与次近邻交换相互作用以及显著的自旋-声子耦合，其定性相似但在量级上小于 LaOFeAs 超导体中的相应值。因此，假设通过 McMillan 方程的传统超导性，反铁磁 LaFeSiH$_x$ 的超导 $T_c$ 计算为 2–10 K，而非磁性材料的 $T_c\approx0$。我们还预测，由于相稳定性可容纳较宽氢浓度范围 $x < 1$，LaFeSiH$_x$ 可能是一种良好的质子导体。