Kagome CsV$_3$Sb$_5$ 中的对称性破缺基态与声子介导超导性

新发现的非磁性 Kagome 金属 AV$_3$Sb$_5$（A=K,Rb,Cs）家族为探索电荷密度波（CDW）序、超导性、非平庸拓扑以及自发时间反演对称性破缺之间的相互作用提供了独特平台。尽管表征 CDW 相对于理解和建模这些奇异现象至关重要，其本质仍未解决。在本研究中，我们采用第一性原理自由能计算，同时考虑了离子动能和非谐效应，以解析 CsV$_3$Sb$_5$ 的原子级相图及其电荷有序结构。我们的结果表明，CDW 基态由重构的钒 Kagome 层以三角六边形图案形成，具有能量简并的不同堆叠序。这解释了实验中观察到的各种面外调制，并支持多个畴的共存。所发现的对称性破缺基态与输运实验中未观察到任何电子各向异性相一致。通过将非谐声子与电子-声子矩阵元的计算相结合，我们预测的 CDW 相超导临界温度与实验相符，表明超导性是由声子介导的。这些发现不仅解决了一个长期存在的结构难题，还阐明了 CDW 对超导性的影响，突显了其在塑造 Kagome 金属低温量子相图中的根本重要性。