112型铁基超导体 Ca$_{1-x}$La$_{x}$FeAs$_{2}$ 的相稳定性与巨大面内电阻率

最近发现的高-T$_c$ 超导体 Ca$_{1-x}$La$_{x}$FeAs$_{2}$ 是一种独特的化合物，不仅因为其低对称性晶体结构，还因为其电子结构，该结构承载了源自（间隔）锯齿形砷链的类似狄拉克的金属能带。我们提出对 Ca$_{1-x}$La$_{x}$FeAs$_{2}$ 的电子和晶体结构的全面第一性原理理论研究。在讨论了 Ca$_{1-x}$La$_{x}$FeAs$_{2}$ 所属的112族晶体结构与其他已知铁磷族超导体结构之间的联系后，我们检验了 CaFeAs$_{2}$ 以及类似的假想化合物 SrFeAs$_{2}$ 和 BaFeAs$_{2}$ 的热力学相稳定性，我们发现后两者能量稍高。我们使用 DFT + DMFT 方法计算了 Ca$_{1-x}$La$_{x}$FeAs$_{2}$ 的光学电导，并预测了正常相中巨大的面内电阻率各向异性，其并非起源于电子向列性，而是被电子关联所增强。特别地，我们预测在30%镧掺杂化合物的光学电导的 $yy$ 分量中有一个 0.34 eV 的峰，其对应于源自该化合物独有的锯齿形砷链的快速色散能带内的相干带间跃迁。我们还研究了包含与向列相变相关的序参量的 Ca$_{1-x}$La$_{x}$FeAs$_{2}$ 的朗道自由能，发现该自由能没有任何可诱导铁轨道序的额外项。这解释了为何砷链的存在没有拓宽 Ca$_{1-x}$La$_{x}$FeAs$_{2}$ 中的向列相变。