李欢 叶小球 唐俊 敖冰云 高涛

1)(表面物理与化学重点实验室,绵阳 621907)

2)(四川大学原子与分子物理研究所,成都 610065)

本文基于粒子群优化算法的结构预测方法结合第一性原理计算,研究了LiYH4,Li2YH5 和Li3YH6 在0—300 GPa 压力范围内的晶体结构、电子结构、热力学和动力学稳定性.研究结果表明LiYH4-P4/nmm,Li2YH5-I4/mmm 和Li3YH6-P4/nmm 结构可分别在169—221 GPa,141—300 GPa 和166—300 GPa 压力范围内由LiH 和YH3 按一定配比加压合成.富氢化合物的超导电性研究成为近年来高温超导体研究领域的热点,该研究结果有希望为Li-Y-H 三元体系氢化物的超导电性研究及实验合成提供数据支撑.

1 引言

氢的金属化研究,是当前凝聚态物理学最重要的研究领域之一,具有重要的工程意义和科学意义.

理论和实验均证实,富氢材料中的氢由于化学或物理预压缩作用,相比于纯氢,富氢材料体系可以在较低的压力下金属化并呈现超导电性[1].Roald Hoffmann、马琰铭、Eremets 等研究组[2-5]对各种富氢材料开展了广泛的研究.在高压下二元富氢材料中已发现了系列高温超导体[6],特别是首先被理论预测随后被实验证实的新型硫氢化物H3S[7]和镧系氢化物LaH10[8-11],以及2019年报道的实验已合成并证实超导性的YH6[12]和YH9[12],它们的超导转变温度均超过200 K;最近实验证实了钇氢化物(YH9+x)[13]超导温度高达262 K.

组成元素数量的增加一般会导致多元氢化物中稳定超导化合物的数量迅速增加,这使得三元氢化物体系比二元氢化物体系更适合用于寻找高温超导体.2019年,孙莹等[14]通过理论计算研究发现立方相Li2MgH16氢笼合物(空间群……