LK-99中的磁性和自旋轨道耦合诱导的半导体性质
摘要：可能是LK-99的室温超导体的最新报告在全球引起了很大关注。在短短几天内，大量的实验工作试图复制这个样品并验证其性质。与此同时，也有很多理论工作进行了报告。然而，许多实验得出了不同的结论，许多理论结果与实验结果不一致。对于LK-99的结构之一，化学式为Pb9Cu（PO4）6O，许多第一原理计算没有考虑自旋轨道耦合，并得出它是一个平带金属。然而，自旋轨道耦合在重元素体系中通常是不可忽略的，而LK-99中含有大量的重元素Pb。我们进行了带有自旋轨道耦合的Pb9Cu（PO4）6O的电子结构计算，结果显示它不是金属而是半导体。这与许多实验结果一致。在铁磁态下，Pb9Cu（PO4）6O是一个间接带隙半导体，带隙为292毫电子伏特。此外，它的导带是一个平带。在电子掺杂水平为0.5 e/单位胞时，Pb9Cu（PO4）6O变成金属，并在铁磁态下费米面能级处仅有25毫电子伏特的平带。而在反铁磁A态下，Pb9Cu（PO4）6O是一个直接带隙半导体，带隙为300毫电子伏特。作为一个磁性窄带半导体，Pb9Cu（PO4）6O在光电子器件、光催化、光电探测器和自旋电子器件领域可能具有潜在应用价值。
作者：Hua Bai, Lei Gao, Jianrong Ye, Chunhua Zeng, Wuming Liu
论文ID：2308.05134
分类：Superconductivity
分类简称：cond-mat.supr-con
提交时间：2023-08-29