高压下富氢高温超导体的研究进展

近年来,高压强极端条件下的富氢化合物成为高温超导体研究的热点目标材料体系.该领域目前取得了两个标志性重要进展,先后发现了共价型H3S富氢超导体(Tc=200 K)和以LaH10(Tc=260 K,–13℃),YH6,YH9等为代表的一类氢笼合物结构的离子型富氢超导体,先后刷新了超导温度的新纪录.这些研究工作燃发了人们在高压下富氢化合物中发现室温超导体的希望.本文重点介绍高压下富氢高温超导体的相关研究进展,讨论富氢化合物产生高温超导电性的物理机理,展望未来在富氢化合物中发现室温超导体的可能性并提出多元富氢化合物候选体系.     

压力及杂质氢对金属锂弹性特性的影响

针对六角密堆金属锂16个原子超晶胞(supercell)、填隙一个氢原子的周期单元，采用基于密度泛函理论的平面波-赝势方法，研究了零温条件下压力及填隙氢掺杂对体系弹性性质的影响.结果表明氢掺杂导致体系的体模量增加.常压下掺杂体系的弹性常数C₁₁，C₃₃，C₆₆和C₁₂高于单质体系，剪切模量C₄₄有所下降，而C₁₃则与单质体系持平.压力作用下C₁₁，C₃₃和C₆₆一直大于单质体系，但C₁₂的值低于单质体系.在2GPa—4GPa压力区间内，弹性常数C₁₃呈反常变化，小于单质体系；在高压区掺杂体系的C₄₄和C₁₃则高于单质体系的相应量值，压力导致掺杂体系和单质体系之间剪切模的偏离加剧.掺杂体系在压力作用下依然保持压缩模的各向同性，具有和单质体系相似的特性. 关键词： 第一性原理 压力效应 弹性常数 金属锂     

First-Principles Prediction of High-Pressure Phase of CaC6

The lattice dynamics of rhombohedral GaG6 is studied as a function orpressure to probe Its high pressure phase with low superconducting transition temperature using the density functional liner-response theory. The pressureinduced phase transition in CaC6 is attributable to the softening transverse acoustic （TA） phonon mode at the zone boundary X （0.5, 0.0, 0.5） point. The high pressure phase is then explored by performing fully structural optimization in the supercell which accommodates the atomic displacements corresponding to the eigenvectors of the unstable mode of TA（X）. The high-pressure phase is predicted to be a monoclinic unit cell with space group P21/m.     

氧族氢化物的压致金属化与奇异超导电性

富氢化合物在目前实验所能达到的压力范围内有望实现金属化,是潜在的具有高超导临界温度的材料。实验和理论研究均发现高压下S-H化合物的超导临界温度高达203 K,创造了高温超导的新纪录,掀起了新一轮富氢化合物超导电性研究的热潮。本文主要介绍近年来关于氧族氢化物的压致金属化和奇异超导电性研究,对比分析氧族富氢化合物高压行为的异同。氧族元素的最外层电子排布相同,但原子质量和电负性的差异巨大,导致形成的富氢化合物在化学配比、结构、化学成键以及超导电性来源上存在较大差别。S-H和Se-H化合物的超导电性主要源自与氢原子拉伸振动模式相关的强电子-声子耦合,而Te-H和Po-H化合物中对超导电性贡献最大的是氢原子的切向振动模式。     

高压下轻元素单质的结构相变

压力是物质独立于温度和化学组分的一个重要维度,能够有效改变物质内部原子间的相互作用,诱导形成具有新结构和新性质的高压新相,可以揭示许多常压下不曾有过的新现象和新规律,为制备出常压条件下无法得到的新材料提供了创新性源泉。元素单质在常压下大多具有简单的晶体结构,但在高压下却发生了非常复杂的结构相变,形成了多种新颖的高压相,产生了超导、超硬、金属-绝缘体相变等奇异现象,吸引了科学界的广泛关注。本文针对元素周期表中前12种轻元素单质的高压结构相变、高压相的新奇物理特性及相变产生的物理机制进行了探讨和论述,并对实验和理论高压结构相变的研究方法进行了展望。     

锗烷(GeH4)的高压超导相

通过从头算演化理论的结构预测方法,文章作者提出了GeH4的一个高压金属相结构(单斜C2/c),这一结构包含奇特的"H2"单元.焓的计算结果表明,GeH4在压力低于196 GPa时分解为单质Ge和H2,而在高于这一压力时C2/c结构稳定存在.在220 GPa压力下,线性响应微扰理论的计算结果表明,C2/c结构的电子一声子相互作用参数为1.12,其超导转变温度达到64 K.     

高压下岩盐矿和单斜结构AgCl的电子行为

 利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法，计算了AgCl在高压下的结构行为和电子性质，交换关联函数采用广义梯度近似（GGA）。通过比较焓随压力的变化关系，从理论上确定了AgCl从岩盐矿结构相变到单斜结构的转变压强。预测了这两种结构在布里渊区中的价带顶和导带底的位置，结果表明：盐岩矿和单斜结构的AgCl都是具有间接带隙的半导体。还计算了这两种结构的带隙和电子态密度随压强的变化情况，发现在这两种结构相变之前都不会发生金属化转变。电荷转移研究发现，随着压强的增加，Ag原子和Cl原子之间成键的共价性增强，离子性减弱。     

Spin--polarized electronic properties of NiHe0.25 under pressures

This paper studies the effects of He atom on the spin-polarized electronic properties of nickel under pressures using ab initio pseudopotential plan-wave method.Under high pressures,the compound of NiHe0.25 can exist and helium-bubble can not create in Ni.A pressure-induced ferromagnetic to paramagnetic phase transition has been predicted in NiHe0.25 at about 218 GPa.It is found that under pressures,the magnetic property of Ni atoms is more strongly affected by He atom than by H atom and that the behaviour of He atom in Ni are completely different from that of H atom,like the bonding characteristics and the electron transfer.     

s—d系统的统一模型与稀磁合金低温杂质电阻的特性

本文基于ｓｄ混合效应与ｓｄ交换效应（包括ＲＫＫＹ关联效应）的统一模型，利用格林函数方法，研究了稀磁合金低温杂质电阻的特性，合理地解释了ｓｄ系统中，ｓｄ混合模型、ｓｄ交换模型及ＲＫＫＹ关联模型各单一的物理效应     

Nb2H 的电子结构和相互作用

应用基于密度泛函理论的赝势-平面波方法研究了Nb₂H的电子结构和H原子占据点之间的关系.计算结果表明：由4个Nb近邻构成的四面体中心点(T点)为H的稳定俘获点，而由6个Nb近邻构成的八面体中心点(O点)则为相互作用势的极大值点，是不稳定点.相邻T点间存在低能量通道，具有鞍点(S点)结构.在T点及近邻低能通道上,H的1s能级展宽较弱，Nb的4d, 5s 带部分向下延展，与H带杂化后形成孤立带.当H由T向