LK-99 的磁性及自旋轨道耦合诱导的半导体特性
超导电性
2023-08-29 v2
摘要
近期关于一种可能的室温超导体 LK-99 的报道引起了全球广泛关注。在短短数天内，大量实验工作试图复现该样品并验证其性质。与此同时，也有大量理论工作被报道。然而，许多实验得出了不同的结论，且许多理论结果与实验结果并不一致。对于化学式为 Pb9Cu(PO4)6O 的 LK-99 的一种结构，许多第一性原理计算未考虑自旋轨道耦合，并得出其为平带金属的结论。然而，在含重元素的体系中自旋轨道耦合往往不可忽略，而 LK-99 含有大量重元素 Pb。我们进行了考虑自旋轨道耦合的 Pb9Cu(PO4)6O 电子结构计算，结果表明其并非金属而是半导体。这与许多实验结果一致。在铁磁态下，Pb9Cu(PO4)6O 为间接带隙半导体，带隙为 292 meV。此外，其导带为平带。在 0.5 e/单位晶胞的电子掺杂水平下，Pb9Cu(PO4)6O 变为金属，并在铁磁态下费米能级处具有宽度仅 25 meV 的平带。而在反铁磁-A 态下，Pb9Cu(PO4)6O 为直接带隙半导体，带隙为 300 meV。作为一种磁性窄带半导体，Pb9Cu(PO4)6O 在光电器件、光催化、光电探测器和自旋电子器件领域可能具有潜在应用价值。
引用
@article{arxiv.2308.05134,
title = {Magnetic Properties and Spin-orbit Coupling induced Semiconductivity in LK-99},
author = {Hua Bai and Lei Gao and Jianrong Ye and Chunhua Zeng and Wuming Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.05134},
year = {2023}
}
备注
24 pages, 11 figures. Supporting information is included