Impact of ionic quantum fluctuations on the thermodynamic stability and superconductivity of LaBH8

亚稳态 非谐性 超导电性 离子键合 物理 三元运算 凝聚态物理 量子 材料科学 热力学 量子力学 离子 计算机科学 程序设计语言
作者
Francesco Belli,Ion Errea
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:106 (13) 被引量:27
标识
DOI:10.1103/physrevb.106.134509
摘要

The recent prediction of a metastable high-symmetry $Fm\overline{3}m$ phase of ${\mathrm{LaBH}}_{8}$ gives hopes to reach high superconducting critical temperatures at affordable pressures among ternary hydrogen-rich compounds. Making use of first-principles calculations within density functional theory and the stochastic self-consistent harmonic approximation, we determine that ionic quantum fluctuations drive the system dynamically unstable below 77 GPa, a much higher pressure than the 45 GPa expected classically. Quantum anharmonic effects stretch the covalent B-H bond in the ${\mathrm{BH}}_{8}$ units of the structure, and consequently, soften all hydrogen-character modes. Above 77 GPa $Fm\overline{3}m\phantom{\rule{4pt}{0ex}}{\mathrm{LaBH}}_{8}$ remains metastable, and interestingly, its superconducting critical temperature is largely enhanced by quantum anharmonic effects, reaching critical temperatures around 160 K at the verge of the dynamical instability. Our results suggest that low-pressure metastable phases with covalently bonded symmetric ${\mathrm{XH}}_{8}$ units will be destabilized by ionic quantum fluctuations.

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