高压下富氢高温超导体的理论设计

发布时间：2024-03-08 01:08

　　超导材料的研究一直是凝聚态物理领域的焦点课题。近期,尽管富氢化合物的高温超导研究取得了重要进展,如理论预测的203 K硫氢和250-260 K镧氢化合物高温超导体相继被高压实验制备,为发现室温超导材料点燃了希望,但富氢化合物的超导温度仍有提升空间,因此富氢化合物的室温超导设计备受领域关注。本文提出了通过理论掺入金属元素引入电子打破氢对的物理思想,利用课题组自主研发的CALYPSO晶体结构预测方法和软件,开展了系列富氢化合物的理论设计,预测了若干具有高超导温度的富氢化合物高压相,取得了以下创新性成果:1.提出了通过将金属元素掺入到含有大量H₂分子的母体氢化物中来提高超导温度,并设计新型三元高温超导体的方案。该方案的关键在于:掺入金属使H₂分子解离为原子H,提高了费米能级处的电子态密度占据和超导温度。据此设计了室温超导高压亚稳相Li₂MgH₁₆,在250万大气压下理论计算其超导温度高达473 K,是室温超导体的有力候选结构。2.沿用通过理论掺入金属元素引入电子打破氢对这一设计方案,系统研究了Li-Y-H...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1超导材料的零电阻效应(左图)和完全抗磁性(右图)

吉林大学博士学位论文21933年，德国物理学家迈斯纳发现超导具有完全抗磁性[5]：磁场中的磁通线将绕过超导体排布，如图1.1的右图所示。磁场中超导体内部没有任何磁通线，导致其内部的磁感应强度为零。图1.1超导材料的零电阻效应(左图)和完全抗磁性(右图)。超导材料的零电阻效应和完全....

图1.2超导转变温度时间线：1900至2020

第1章绪论31.1.3常压超导材料研究现状图1.2展示了自1911年昂内斯发现超导现象[4]以来，历年来实验发现或合成的具有最高超导转变温度的超导材料。图中主要包括常规BCS超导体、铜氧化物超导体、富勒烯超导体和铁基超导体几个大类。接下来参考图1.2，对超导材料的发展史进行简要回....

图1.3通过压力诱导的高压相变发现新材料

第1章绪论5图1.3(c)选取若干单质、二元化合物和三元化合物材料，展示了它们的高压相的数目[7]。每种材料在百万大气压范围内都将经历两次以上高压相变，并展现出高压下才会出现的特殊物性，例如各种非金属元素中的超导电性[23]、纳米孪晶金刚石[24]和立方氮化硼中创纪录的高硬度[2....

图1.4超导元素周期表

第1章绪论7图1.4超导元素周期表。灰色表示环境压力下的超导元素，天蓝色表示仅在高压下具有超导电性的元素。超导元素的上下角标分别显示该超导元素超导转变温度的最高值，及达到该值所需的压力条件[7,23,58,65]。对于BCS理论不能准确描述的非常规超导体，其超导机制未知，然而压力....

本文编号：3921776