Fe-Se-H氢化物高压稳定结构及性质的理论研究

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超导体以其独特的物理性质一直都吸引着物理学家不断地探索研究。自2008年以来,铁基超导体不断地被科学家们发现和突破进而为研究超导材料开辟了新的支路。无论是铜基氧化物还是铁基超导体的超导机制至今都还未确定,另外超导转变温度(Tc)还是比较低。所以探究铁基超导是很有必要的。从过去三十年里,纯Fe和固态氢在不同的压强下的性质被广泛的研究,发现了非常有趣的现象。而FeH化合物不断地被实验合成,理论研究也显示了有趣的物理性质。铁基超导体的电子关联具有多轨道的特征,所有五个Fe-3d轨道都参与其中。FeSe超导体由于其简单的晶体结构和独特的超导性与向列性共存,为探究铁基超导体问题提供了一个理想的平台。通过改变Fe-Se-H氢化物中Fe:Se:H的比例,可以研究FeXSeHY(X=1-2,Y=1-6)体系中铁原子和氢原子对体系的影响。在本文中,我们使用遗传算法(Genetic Algorithm–GA)结合基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算研究了FeXSeHY(X=1-2,Y=1-6)氢化物在高压下的稳定结构及性质。进一步,我们利用三角相图展现了FeXSeHY(X=1-2,Y=1-6)氢化物的晶体结构的稳定性,并深入分析了FeXSeHY(X=1-2,Y=1-6)氢化物的电子能带结构,声子色散曲线,费米面及超导性等性质。获得了如下创新性结果:通过三角相图我们发现C2/m-FeSeH相在150GPa是FeSeH1-6氢化物里是最稳定的。而在Fe2SeH1-6体系中,Amm2-Fe2SeH2和I4/mmm-Fe2SeH2相分别在150和200 GPa下焓值是最低的。Immm-Fe2SeH相的焓值在200-300 GPa是最低的。我们预测了关于C2/m-FeSeH,Amm2-Fe2SeH2,I4/mmm-Fe2SeH2和Immm-Fe2SeH的超导转变温度(Tc),结果显示C2/m-FeSeH和Amm2-Fe2SeH2几乎没有超导电性,而I4/mmm-Fe2SeH2和Immm-Fe2SeH在150GPa下的Tc分别为8.6和1.1 K。Pm-FeSeH6相在150 GPa下为34.4 K。
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