Pb$_9$Cu(PO4)$_6$(OH)$_2$: 声子带、局域平带磁性、模型和化学分析
摘要：被掺杂的铅磷酸盐（LK-99）被提出作为候选的常温超导体。然而，从实验和理论的角度来看，这些声明在很大程度上没有得到证实。为此，我们合成并对LK-99样品进行分析，发现它是一个多相材料，没有表现出高温超导性。我们使用单晶X射线衍射（SXRD）研究了该相的结构，发现它的结构与掺杂的Pb10(PO4)6(OH)2一致。然而，该材料透明度高，排除了超导性的可能性。通过从头计算缺陷形成能量，我们发现该材料很可能在六角通道内具有$OH^-$阴离子，而不是二价的$O^{2-}$阴离子，同时Cu的取代在热力学上是不利的。平衡结构的声子谱揭示了许多不稳定的声子模式。综合这些计算，我们认为Cu很可能无法以有意义的浓度进入结构，尽管最初尝试以此方式对LK-99进行建模。然而为了完整起见，我们对四个不同的掺杂结构的Cu主导的平带进行了从头计算的拓扑、量子几何和Wannier函数定域性。在所有情况下，我们发现它们被不可约表示、Wilson环和Fubini-Study度量原子地定域。这样的带很可能不支持强超流性，而是在低温下容易出现铁磁性（或平面外反铁磁性），这也是我们在从头计算中发现的。总之，$Pb_9Cu(PO4)_6(OH)_2$更可能是一种磁体，而不是常温超导体。
作者：Yi Jiang, Scott B. Lee, Jonah Herzog-Arbeitman, Jiabin Yu, Xiaolong Feng, Haoyu Hu, Dumitru Cu{a}lugu{a}ru, Parker S. Brodale, Eoghan L. Gormley, Maia Garcia Vergniory, Claudia Felser, S. Blanco-Canosa, Christopher H. Hendon, Leslie M. Schoop, B. Andrei Bernevig
论文ID：2308.05143
分类：Superconductivity
分类简称：cond-mat.supr-con
提交时间：2023-08-21