Новый сверхпроводящий материал на основе золота — сильванит AuAgTe4: электронные свойства и динамика решётки из первых принципов

Г. Кафл1, Е.А. Панкрушина2, Е.В. Комлева3, А.В. Ушаков3, С.В. Стрельцов3, Е.А. Маржин1

1Бингемтонский университет, г. Бингемтон, США
2Институт геологии и геохимии имени академика А.Н. Заварицкого УрО РАН, г. Екатеринбург
3Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург

 

С помощью первопринципных расчётов найден новый сверхпроводящий материал на основе золота — сильванит AuAgTe4. Установлен структурный фазовый переход при 5 ГПа из моноклинной фазы (P2/c) в фазу высокого давления P2/m. Продемонстрировано резкое увеличение плотности электронных состояний на уровне Ферми с ростом давления. Установлено, что при фазовом переходе димеры Te не сохраняются, что приводит к качественному изменению электронной структуры. При помощи моделирования дисперсионных кривых доказана динамическая стабильность обеих фаз в соответствующих интервалах давления. Анализ рассчитанных зависимостей изотропной спектральной функции Элиашберга и константы электрон-фононного взаимодействия от давления показал, что низкоэнергетические фононные моды вносят доминирующий вклад в электрон-фононное взаимодействие. Оценка зависимости температуры свехпроводимости от приложенного давления согласуется с экспериментальными результатами [1]. Показано, что установленная тенденция к зарядовому диспропорционированию может играть решающую роль в формировании куперовских пар и появлению сверхпроводимости под давлением, разрушение димеров Te при фазовом переходе имеет второстепенное значение. Расшифровка спектров комбинационного рассеяния света выше 8 ГПа с помощью результатов моделирования динамики решётки говорит о появлении локального структурного беспорядка при высоком давлении. Механизм установления сверхпроводимости, предложенный для AuAgTe4, может быть реализован и в других соединениях на основе Au и дихалькогенидах переходных металлов и дополняет современное теоретическое понимание механизма сверхпроводимости в этом классе веществ.

 
 
Рис. 1. Кристаллические структуры AuAgTe4 ниже и выше 5 ГПа, а также соответствующие полные плотности электронных состояний вблизи уровня Ферми и рассчитанная в DFT температура перехода в сверхпроводящее состояние в зависимости от внешнего давления (в сравнении с экспериментальными данными из [1]).

 

 

  1. Silvanite AuAgTe4: a rare case of gold superconducting material / Y. Amiel, G.P. Kafle, E.V. Komleva, E. Greenberg, Y.S. Ponosov, S. Chariton, B. Lavina, D. Zhang, A. Palevski, A.V. Ushakov, H. Mori, D.I. Khomskii, I.I. Mazin, S.V. Streltsov, E.R. Margine, G.Kh. Rozenberg // Journal of Materials Chemistry C. — 2023. — V. 11. — P. 10016 (9 pages).
  2. Pressure-Induced Reversible Local Structural Disorder in Superconducting AuAgTe4 / D.A. Zamyatin, E.A. Pankrushina, S.V. Streltsov, Y.S. Ponosov // Inorganics. — 2023. — V. 11. — P. 99 (12 pages).

 

1.3.2. Физика конденсированных сред и физическое материаловедение.

Работа выполнена в рамках темы государственного задания ИФМ УрО РАН Рег. № 122021000038-7, Шифр «Квант».