La-Zr-H 合金氢化物的高压相稳定性与超导性
材料科学
2026-03-13 v1
摘要
氢化物富集的三元氢化物是高Tc超导体的有前景的候选材料，但其化学空间庞大且鲜为人知。我们采用演化结构搜索结合第一性原理计算，对La-Zr-H三元系统进行全面研究，覆盖150-300 GPa的压力范围。零点能校正的凸面分析识别出多个稳定的超导相，包括300 GPa下的R3m-Zr2H17和200 GPa下的P6/mmm-LaZr2H24，两种物质均在热力学和动力学上均稳定，并表现出强烈的电子-声子耦合。通过求解Eliashberg方程，预测R3m-Zr2H17在300 GPa下的Tc为209 K，P6/mmm-LaZr2H24在200 GPa下的Tc为202 K。除了这些稳定相，我们还发现一种高对称性的亚稳定化合物P6m2-LaZrH18，其仅位于凸面上方0.027 eV原子以上，但仍保持动力学稳定，并在300 GPa下的预测Tc为206 K。我们发现，在所有相中，较高的Tc与高对称结构、致密的氢化物笼、有利的氢化物电子数以及费米能级附近的氢化物密度态密度大相关。最后，我们采用基于多样化氢化物超导性数据的随机森林机器学习模型复现了这些结构-性质趋势，使其能够识别出具有高预测Tc的潜在氢化物，以便于针对性的后续计算和未来高压实验。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.11590,
title = {High-pressure phase stability and superconductivity in La-Zr-H hydrides},
author = {Ijaz shahid and Maxim A. Grebeniuk and Jinbin Zhao and Ergen Bao and Tianye Yu and Xiangyang Liu and Yi-Chi Zhang and Artem R. Oganov and Yan Sun and Peitao Liu and Xing-Qiu Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.11590},
year = {2026}
}