Pb-磷灰石框架作为新型平带铜氧基物理的发生器
超导电性
2023-08-22 v2 强关联电子
摘要
基于 DFT 计算，我们给出了 CuPb9(PO4)6O（掺铜铅磷灰石，LK-99）在两种情形下的基本电子结构：（1）结构受限于 P3 对称性时；（2）不施加任何对称性时。在 DFT 层面上，前者被预测为金属性，而后者为电荷转移绝缘体。两种情况下这些态的填充名义上均为 d9，与 Cu2+ 价态一致，且 Cu 具有约 0.7mB 的局域磁矩。在金属性情形中，我们发现这些态异常平坦（0.2 eV 色散），在 EF 处给出高态密度，我们认为其可作为新颖电子物理（包括潜在的高温超导）的载体。能带的平坦性很可能是导致对称性破缺开隙、从而将谱权重从 EF 处移除的可能原因。由于一些实验观察显示金属/半导体行为，我们提出是无序导致了能隙闭合。我们考虑了多种可能闭合能隙的情形，但仅限于保持电子数的无序类型。对于我们考虑的所有可能性（自旋无序、空位上的 O、不同 Pb 位上的 Cu），局域 Cu 磁矩及随之的能隙均保持鲁棒。我们得出结论，导致金属行为的无序必然涉及某种电子数改变的类掺杂。我们主张平带的出现应归因于 Cu 与 O 轨道间较弱的波函数交叠，这源于组成轨道的方向性特征。因此，寻找一种合适的宿主结构以最小化 Cu 与 O 之间的杂化，同时允许它们仍微弱相互作用，应是一条在 EF 处产生平带从而导向有趣电子现象的有前景途径，无论 LK-99 是否为室温超导体。
引用
@article{arxiv.2308.00698,
title = {Pb-apatite framework as a generator of novel flat-band CuO based physics},
author = {Rafal Kurleto and Stephan Lany and Dimitar Pashov and Swagata Acharya and Mark van Schilfgaarde and Daniel S. Dessau},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.00698},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 6 figures