ThH9与ThH18在高压稳定性与超导性上巨大差异的起源
超导电性
2023-02-15 v1
摘要
近来，具有富氢笼状结构的钍氢化物ThH9已在实验中合成，并在170-175 GPa下表现出146 K的超导转变温度Tc，而富氢程度更高的笼状钍氢化物ThH18在理论上被预测在400 GPa下可达到296 K的Tc。利用第一性原理计算，我们发现ThH9中Th原子与H笼之间的离子性比ThH18更强，且后者比前者具有更显著的Th 6p半核态与H 1s态杂化。ThH9与ThH18这些不同的成键特征与它们在极不同压力下的稳定性相关。此外，我们揭示出：(i) ThH18在费米能级Ef处的H派生态密度约为ThH9的两倍；(ii) ThH18中H原子的平均平方声子频率比ThH9高约29%；(iii) 两种氢化物的费米面平均平方电声子矩阵元相近。因此，ThH18的电声子耦合常数远大于ThH9，导致两种钍氢化物之间出现显著的Tc差异。我们的发现不仅解释了ThH9与ThH18在稳定化压力和超导转变温度上的巨大差异，也对富氢高Tc笼状金属氢化物的设计具有重要启示。
引用
@article{arxiv.2302.06956,
title = {Origin of the large differences in high-pressure stability and superconductivity between ThH9 and ThH18},
author = {Shichang Yao and Chongze Wang and Hyunsoo Jeon and Liangliang Liu and Jin Mo Bok and Yunkyu Bang and Yu Jia and Jun-Hyung Cho},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.06956},
year = {2023}
}