氢化镥在压力下变色的物理起源
超导电性
2023-07-12 v1 材料科学
摘要
近来，有研究声称在氮掺杂氢化镥（LuHN）中实现了近常压超导。遗憾的是，所有后续研究仍未能在成功合成的二氢镥（LuH）和 N 掺杂 LuHN 中发现超导迹象。然而，一个类似的引人注目观测是压力诱导的变色现象（从蓝到粉红再到红）。关于其起源以及 Lu-H-N 的颜色、晶体结构与化学成分之间关联的物理理解仍然缺乏。本工作中，我们通过考虑带间与带内贡献，利用第一性原理计算理论研究了 LuH、LuH 及若干潜在 N 掺杂化合物的光学性质。我们的结果表明，LuH 在高达 10 GPa 时于蓝光附近具有光学反射率峰；在更高压力下，红光的反射率逐渐占主导。这一演化由压力下直接带隙与自由电子费米速度的变化所驱动。相比之下，LuH 呈灰色且在高达 50 GPa 时无变色。此外，我们考虑了不同类型的 N 掺杂 LuH 与 LuH。我们发现，当 N 掺杂浓度较低时，在四面体位置替代氢原子的 N 掺杂 LuH 保持变色现象；随着掺杂水平增加，该趋势变得不明显，而其他 N 掺杂结构未表现出显著变色。我们的结果可澄清实验观测到的氢化镥蓝到红变色的起源，并进一步增进对潜在 N 掺杂二氢镥的理解。
引用
@article{arxiv.2307.05024,
title = {Physical origin of color changes in lutetium hydride under pressure},
author = {Run Lv and Wenqian Tu and Dingfu Shao and Yuping Sun and Wenjian Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.05024},
year = {2023}
}