Electron-phonon coupling superconductivity in two-dimensional orthorhombic MB6 (M=Mg,Ca,Ti,Y) and hexagonal MB6 (M=Mg,Ca,Sc,Ti)

正交晶系 超单元 材料科学 超导电性 凝聚态物理 声子 从头算 联轴节(管道) 相(物质) 从头算量子化学方法 六角相 六方晶系 相变 转变温度 密度泛函理论 晶体结构 电荷(物理) 电子结构 Crystal(编程语言) 热的 耦合常数 电荷密度波 超导转变温度 态密度 拉伤 基态 热膨胀
作者
Tao Bo,Peng-Fei Liu,Luo Yan,Bao-Tian Wang
出处
期刊:Physical Review Materials [American Physical Society]
卷期号:4 (11) 被引量:42
标识
DOI:10.1103/physrevmaterials.4.114802
摘要

Combining crystal structure search and first-principles calculations, we report a series of two-dimensional (2D) metal borides including orthorhombic (ort-)$M{\mathrm{B}}_{6}$ $(M=\mathrm{Mg},\mathrm{Ca},\mathrm{Ti},\mathrm{Y})$ and hexagonal (hex-)$M{\mathrm{B}}_{6}$ $(M=\mathrm{Mg},\mathrm{Ca},\mathrm{Sc},\mathrm{Ti})$. Then, we investigate their geometrical structures, bonding properties, electronic structures, mechanical properties, phonon dispersions, thermal stability, dynamic stability, charge density wave (CDW) phase transition, electron-phonon coupling (EPC), superconducting properties, and so on. Our ab initio molecular dynamics simulation results show that these $M{\mathrm{B}}_{6}$ can maintain their original configurations up to about 1000 or 700 K (only for hex-${\mathrm{MgB}}_{6}$), indicating their excellent thermal stability. All their elastic constants satisfy the Born mechanically stable criteria and no imaginary frequencies are observed in their phonon dispersions. Interestingly, there may exist a CDW phase transition for ort-${\mathrm{TiB}}_{6}$ from type-I to type-II $2\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}1$ supercell structure and for ort-${\mathrm{YB}}_{6}$ from type-I to type-III $2\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}1$ supercell structure. Besides, these 2D $M{\mathrm{B}}_{6}$ are all predicted to be intrinsic phonon-mediated superconductors. By analytically solving the McMillan-Allen-Dynes formula derived from the microscopic theory of Bardeen, Cooper, and Schrieffer, we obtain the superconducting transition temperature (${T}_{\mathrm{c}}$) for these materials, which are in the range of 1.4--22.6 K. Among our studied $M{\mathrm{B}}_{6}$, the highest ${T}_{\mathrm{c}}$ (22.6 K) appears in hex-${\mathrm{CaB}}_{6}$, whose EPC constant $(\ensuremath{\lambda})$ is 0.87. By applying tensile/compressive strains on ort-/hex-${\mathrm{CaB}}_{6}$, we find that the compressive strain can obviously soften the acoustic-phonon branch and enhance the EPC as well as ${T}_{\mathrm{c}}$. The ${T}_{\mathrm{c}}$ of the hex-${\mathrm{CaB}}_{6}$ can be increased from 22.6 to 28.4 K under compressive strain of 3%. These findings enrich the database of 2D superconductors and should stimulate experimental synthesizing and characterizing of 2D superconducting metal borides.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
zyz发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
jos发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
欢呼的大碗完成签到 ,获得积分10
1秒前
hanliang完成签到 ,获得积分10
1秒前
梧桐发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
英俊的铭应助windtalker采纳,获得10
2秒前
英俊的铭应助破锋天下采纳,获得10
2秒前
HAHA完成签到,获得积分10
2秒前
寻欢关注了科研通微信公众号
3秒前
3秒前
CR7完成签到,获得积分0
4秒前
不要温水煮青蛙完成签到 ,获得积分10
4秒前
旺旺小仙完成签到 ,获得积分10
4秒前
Allornothing发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
阔达的香发布了新的文献求助10
5秒前
高高紫烟发布了新的文献求助10
5秒前
蒸蒸日上完成签到,获得积分10
5秒前
wangdefu发布了新的文献求助10
5秒前
壮观的笑蓝完成签到,获得积分10
5秒前
joule完成签到,获得积分10
6秒前
等待完成签到 ,获得积分10
6秒前
MXH发布了新的文献求助10
6秒前
赵xx应助An采纳,获得10
6秒前
7秒前
elisa828发布了新的文献求助10
7秒前
搜集达人应助蒸蒸日上采纳,获得10
8秒前
开开发布了新的文献求助10
8秒前
科研通AI6.4应助呢喃采纳,获得10
8秒前
耍酷问兰完成签到,获得积分10
8秒前
wzc完成签到 ,获得积分10
8秒前
堪曼凝完成签到,获得积分10
9秒前
Jon完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
ZIYE完成签到,获得积分10
10秒前
哈哈发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
Digital Displacement Hydrostatic Transmission for Rotorcraft and Distributed Propulsion 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7711830
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9268186
关于积分的说明 20070052
捐赠科研通 7288490
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3297357
关于科研通互助平台的介绍 2451890
邀请新用户注册赠送积分活动 2304394