弱电子掺杂HfNCl中的高-$T_c$超导性

我们研究电子掺杂Li$_x$HfNCl中的磁性和超导性质。HfNCl是一种带绝缘体，在掺杂 $x\approx0.13$ 时发生绝缘体到超导体的转变。对于 $x<0.13$ 绝缘态的持续存在是由于可能与Li无序相关的Anderson转变。在金属和超导相中，Li$_x$HfNCl是具有抛物线能带的原型二维双谷电子气。通过执行模型随机相近似方法以及第一性原理范围分离Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE06)计算，我们发现自旋磁化率 $\chi_s$ 在低掺杂区被电子-电子相互作用强烈增强。此外，在低掺杂极限下，交换相互作用重整化谷间电子-声子耦合，并导致 $x<0.15$ 时超导临界温度强烈增加。相反，对于 $x>0.15$，$T_c$ 近似恒定，与实验一致。在 $x=0.055$ 时我们发现 $T_c$ 可高达40 K，这表明合成更干净的Li$_x$HfNCl样品可消除与超导竞争的Anderson绝缘态并产生高-$T_c$超导体。