【摘 要】
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发现新型超导材料与揭示材料的超导机制是凝聚态物理和材料科学领域的重要科学问题。利用压力可以稳定非常规组分化合物和诱导化合物金属化的特性,科研工作者成功地发现了系列具有优异性能的超导体,极大地加速了超导领域的研究进程。最近研究发现,材料的超导电性与其构筑单元密切相关,如La H10中方钠石状氢框架负责其高温超导电性。此外,第一性原理结构搜索技术可以在较低成本下预测结构稳定性与电子性质,成为助推新材料
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发现新型超导材料与揭示材料的超导机制是凝聚态物理和材料科学领域的重要科学问题。利用压力可以稳定非常规组分化合物和诱导化合物金属化的特性,科研工作者成功地发现了系列具有优异性能的超导体,极大地加速了超导领域的研究进程。最近研究发现,材料的超导电性与其构筑单元密切相关,如La H10中方钠石状氢框架负责其高温超导电性。此外,第一性原理结构搜索技术可以在较低成本下预测结构稳定性与电子性质,成为助推新材料研发的有利工具。本文基于第一性原理结构搜索计算,探究了Sc-P和Y-Se/S体系的高压相图、晶体结构和电子性质,发现了几种具有新奇P/S/Se结构单元的超导材料。主要研究内容与结果如下:系统探究了高压下Sc-P体系的稳定结构与电子性质。除了重现已知的Na Cl型Sc P外,在高压下还发现了两种富P组分化合物Sc P4和Sc P2。C2/m Sc P4包含由八元环和四元环通道组成的新颖三维P结构框架,一维Sc链位于八元环通道中心。电子性质计算揭示了Sc P4是金属,且具有超导电性。其超导转变温度(T（8）随压力的降低而升高,在50 GPa下,T(（8）值可达11 K。费米能级处压力相关的态密度是引起T(（8）变化的主要原因。其它压力诱导稳定的Fddd Sc P2、P4/mmm Sc P和Cmmm Sc P相均具有超导电性,但它们的电子-声子耦合强度明显弱于Sc P4。通过对高压下Y-Se体系的晶体结构搜索,发现了几种新的Y-Se二元化合物,如YSe3、Y3Se2和Y3Se。富Se组分YSe3结构中包含单电子双中心共价键的一维线性Se链,呈现出一维线性Se链主导的超导电性。富Y组分Y3Se中Y原子的部分电子位于Y6八面体中心,形成电子化合物,且具有超导电性。在Y-S体系中,除了发现Y-Se体系中稳定的配比外,YS6组分也变得稳定。YCh3和Y3Ch（Ch=S和Se）具有相同晶体结构,但YS3的超导转变温度远高于YSe3,Y3S的超导转变温度却低于Y3Se。
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