层状铱化物IrTe2和IrSi3的超导电性与高压相变研究

In the progress of the realization of topological superconductivity, the layered iridium compounds IrTe2 and IrSi3 have attracted much interest due to its peculiar superconductivity and topology. Superconductivity mechanism of this kind of compounds is still controversial. This project aims to reveal the superconducting mechanism through the calculation of electronic structure and electron-phonon coupling strength, and to study the effect of spin-orbit coupling (SOC) and van der Waals (vdW) interaction on the band structure and the superconductivity. Through the computing simulation study of phase transition under high pressures, we search novel stable phases and study their electronic structure and phonon spectrum, find new high-pressure structures which are conducive to the improvement of the superconducting transition temperature, and make a theoretical prediction for the future high-pressure experiments.

在实现拓扑超导电性的探索研究中，层状铱化物IrTe2和IrSi3在超导电性和拓扑性两方面的表现引起人们的关注。该类化合物的超导电性机制还存在争论，本项目拟通过电子结构和电声子耦合强度的计算解释层状铱化物IrTe2和IrSi3超导化合物的超导机制，并研究自旋轨道耦合效应(SOC)和层间范德瓦尔斯(vdW)作用对能带结构以及超导电性的影响。通过计算模拟研究高压相变，搜索高压下新的稳定相，并对高压相的电子结构和声子谱做进一步的计算，寻找有利于提高超导转变温度的新型高压结构，为将来的高压实验做出理论预测。

本项目研究层状铱化物的超导电性与高压相变，是凝聚态物理学的前沿研究课题，在基础研究和应用前景两方面都有较为重要的科学意义。项目采用第一性原理方法计算层状铱化物以及相关功能材料的电子能带和声子结构，解释该类超导化合物的超导机制。搜索高压下新的稳定相，研究高压相中可能存在的超导电性，寻找有利于提高超导转变温度的新结构，并研究自旋轨道耦合效应和层间范德瓦尔斯相互作用对能带结构以及超导电性的影响。.除了二元铱化物，我们还在其他过渡金属二元、三元化合物中进一步寻找有利于提高超导转变温度和具有新奇拓扑物性的新结构，包括Mott绝缘体Sr2IrO4，Nodal line半金属PbTaSe2，Dirac半金属NiTe2，非中心对称超导体La7Ir3等。重点研究自旋轨道耦合效应对电子结构，声子结构以及拓扑物性的影响，并被实验证实，极大地拓展了研究领域。.申请人以及项目参与者发表SCI论文9篇，其中包括2篇Phys. Rev. B和1篇Chem. Mater.，被国内外同行引用近30次。论文都注明得到国家自然基金项目的资助和标明了项目批准号11504182。.