2023年8月8日，arXiv在线预印了中科院物理所Zhang Jianfeng、中国人民大学谢志远副教授和曲阜师范大学闫循旺教授
课题组的研究论文，题目为《
Structural, electronic, magnetic properties of Cu-doped lead-apatite
P
b
10
−x
Cu
x
(P
O
4
)
6
O
》。
近年来关于Cu掺杂PbPO化合物超导性的报道
激发了对其物理性质的广泛研究
。在此研究中，作者研究了该化合物的详细原子和电子结构，这是解释物理性质的必要信息，包括可能的超导性。通过第一性原理电子结构计算，研究发现
Cu原子
部分取代了
在4f位的Pb，而不是在6h位的
Pb
，这在费米能级处的电子态中起着至关重要的作用。
Cu原子的3d电子轨道出现在费米能级附近，并表现出强烈的自旋极化，导致掺杂Cu原子周围的局域磁矩
。特别地，
P
b
10
−x
Cu
x
(P
O
4
)
6
O
（x=1）的基态被确定为
半导体
相，与实验测量结果
很好地吻合
。
图1
P
b
10
(PO
4
)
6
O
4
的
原子结构
图2
P
b
10
(PO
4
)
6
O
4
中Cu和O原子的位置
图3 具有不同O原子位置的
P
b
9
Cu(
PO
4
)
6
O
4
的总态密度(PBE)
图4
P
b
9
Cu(
PO
4
)
6
O
4
的总态密度(U=4.0 eV)
图5
P
b
9
Cu(
PO
4
)
6
O
4
的投影态密度(GGA+U)
Zhang, J., Li, H
., Yan, M. et al.
Structural, electronic, magnetic properties of Cu-doped lead-apatite
P
b
10
−x
Cu
x
(P
O
4
)
6
O
.
arXiv
,
2023
. https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.04344
第二篇
2023年8月8日，arXiv在线预印了西北大学
司良教授
课题组的研究论文，题目为《
P
b
10
−x
Cu
x
(P
O
4
)
6
O
: a Mott or charge transfer insulator in need of further doping for (super)conductivity
》。
在此研究中，作者
回顾了P
b
9
Cu(P
O
4
)
6
O
（也称为LK-99）的研究现状。此外，研究提供了两能带和五能带模型的从头算导出的紧束缚参数。
相互作用与带宽之比
使LK-99成为莫特或电荷转移绝缘体
。
需要电子或空穴掺杂
（不同于用Cu取代Pb，因此不同于LK-99）
使其
具有金属性
和潜在的超导性
。
图1
上图：
P
b
9
Cu(P
O
4
)
6
O
的DFT能带
结构示意图；中间：
Cu d
xz,yz
轨
道的Mott-Hubbard分裂导致莫特或电荷转移绝缘体；下图：掺杂后莫特或电荷转移绝缘体将变成金属
图2
(a)
P
b
9
Cu(PO
4
)
6
O
的DFT弛豫结构；(b) 能带分裂示意图；(c-d) 两能带和五能带模型的Wannier投影
图3
Wannier能带特征和Cu位的hopping项示意图
图4
P
b
9
Cu(PO
4
)
6
O
的DFT费米面
Si
, L
., Wallerberger, M., Smolyanyuk, A. et al.
P
b
10
−x
Cu
x
(P
O
4
)
6
O
: a Mott or charge transfer insulator in need of further doping for (super)conductivity
.
arXiv
,
2023
. https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.04427
第三篇
2023年8月8日，arXiv在线预印了俄罗斯科学院乌拉尔分院金属物理研究所Dmitry M. Korotin课题组的研究论文，题目为《Electronic correlations in promising room-temperature superconductor
P
b
9
Cu(P
O
4
)
6
O
: a DFT+DMFT study
》。
在此研究中，作者提出了在
DFT+DMFT
方法中获得的
P
b
9
Cu(P
O
4
)
6
O
（LK-99）中穿
越费米能级的电子态相关性质的首次研究结果。
Cu-d电子之间的库仑关联导致了
额外O p和C
u
d
xz
/d
yz
态
之
间的带隙打开
。研究指出O的p态在LK-99的电子性质中起着重要的作用。此外，还假设
电子掺杂
是使化学计
量
P
b
9
Cu(P
O
4
)
6
O变
为导电态所必需的
。
图1
P
b
10
(PO
4
)
6
O
的晶体结构
图2
P
b
10
(PO
4
)
6
O
的能带结构和态密度
图3
P
b
9
Cu(PO
4
)
6
O
的能带结构和态密度
图4
P
b
9
Cu(PO
4
)
6
O
的DMFT态密度
Korotin, D.M., Novoselov, D.Y., Shorikov, A.O. et al.
Electronic correlations in promising room-temperature superconductor
P
b
9
Cu(PO
4
)
6
O
: a DFT+DMFT study
.
arXiv
,
2023
. https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.04301
【其他相关文献】
[1]
Lee, S., Kim, J.H. & Kwon, Y.W.
The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor
.
arXiv
,
2023
. https://doi.org/10.48550/arXiv.2307.12008
[2]
Lee, S., Kim, J.H., Kim, H.T. et al.
Superconductor
P
b
10-x
Cu
x
(
P
O
4
)
6
O
showing levitation at room temperature and atmospheric pressure and mechanism
.
arXiv
,
2023
. https://doi.org/10.48550/arXiv.2307.12037
LK-99！最新两篇arXiv: 计算研究Pb10−xCux(PO4)6O的电子结构
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