简单立方磷超导中压强依赖 T$_c$ 谷的起源

受近期实验启发,我们通过全势线性化增广平面波方法的第一性原理计算,研究了简单立方磷的压强依赖电子结构与电子-声子(\emph{e-ph})耦合。随压强增大,我们的计算显示 T$_c$ 呈现谷状特征,随后在更高压强下最终下降。我们通过分析能带分辨的对 \emph{e-ph} 耦合的贡献,证明此低压下的 T$_c$ 谷源于两次邻近的 Lifshitz 转变。在第一次 Lifshitz 转变之前,具有 $s$ 轨道特征的 $\gamma$ 费米面声子硬化与收缩导致 T$_c$ 随压强增大而降低。在第二次 Lifshitz 转变之后,具有 $3d$ 轨道特征的 $\delta$ 费米面出现,在 $\alpha\delta$ 与 $\beta\delta$ 通道中产生强 \emph{e-ph} 带间耦合,从而致使 T$_c$ 上升。在更高压强下,声子硬化最终占主导,T$_c$ 再次下降。我们的研究揭示,实验中发现的奇特 T$_c$ 谷可归因于 Lifshitz 转变,而中间压强下观测到的 T$_c$ 平台似乎超出我们的分析范围。这强烈暗示除 \emph{e-ph} 耦合外,电子关联与等离激元贡献可能对简单立方磷也相关。我们的发现提示,增大压强可使低能轨道权重移向 $d$ 特征,并由此即便在总带宽增加时也能触发轨道选择性电子关联重要性的增强。