高压下I-43m CH4-H3S超导电性的量子非谐效应：第一性原理研究
材料科学
2024-12-25 v1 超导电性
应用物理
摘要
利用第一性原理计算，我们在随机自洽谐波近似框架内分析了量子离子涨落和晶格非谐性对C-S-H系统中最低焓结构之一I-43m CH4-H3S在150-300 GPa压力范围内的晶体结构和超导电性的影响。我们预测了晶体结构（由H3S晶格和CH4分子构成）、声子谱以及压力依赖的超导临界温度的修正，这些在之前的计算中未考虑晶体结构上的离子涨落并假设晶格动力学为谐波近似。我们的结果表明，量子离子涨落影响H3S宿主晶格中H原子和S原子之间的距离，使其向更对称的键发展，而甲烷分子几乎不受影响。根据我们的非谐声子谱，该结构在150 GPa以上动态稳定，这比谐波近似预测出现不稳定的压力低30 GPa。由于声子频率的强非谐增强，电子-声子耦合常数在200 GPa被抑制了46%，在更低压力下抑制更甚。结果，超导临界温度在200 GPa被高估了约50 K，使得在整个研究压力范围内它都低于150 K。我们的结果强调，三元氢化物的结构、振动和超导性质受到强非谐效应的影响。
引用
@article{arxiv.2412.18341,
title = {Quantum Anharmonic Effects on the Superconductivity of I-43m CH4-H3S at High Pressures: a First-Principles Study},
author = {Pugeng Hou and Francesco Belli and Tiange Bi and Eva Zurek and Ion Errea},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.18341},
year = {2024}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2107.08669; text overlap with arXiv:2102.00072