Thermodynamic stabilities of ternary metal borides: An ab initio guide for synthesizing layered superconductors
用密度泛函理论计算了最近提出的二元金属三明治（MS）一硼化锂超导体的稳定层状Li- $M$ -B晶体结构相。我们表明，MS锂一硼化物的收益时，与富电子的金属二硼化物合金化的稳定性，所得到的有序的锂$_{2(1-x)}M_x$ B $_2$三元相可以在正常的合成条件下形成在一个广泛的浓度范围内的$x$的一些第III-V族金属$M$。为了预先选择具有最强电子-声子耦合的化合物，我们研究了在一大类金属硼化物中$Γ$处平面硼声子模的软化。我们的研究结果揭示了有趣的一般趋势的平面内硼声子模式的频率作为硼-硼键长和金属的化合价的函数。对有望成为MgBPDMATHABMO型超导体的候选化合物之一Li $_2$ AlB $_4$进行了更详细的研究：根据我们对声子色散和电子-声子耦合$λ$的{ \it ab initio}计算，该化合物的临界温度应为$\sim4$ K。
2008-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topological superconductor candidates PdBi$_2$Te$_4$ and PdBi$_2$Te$_5$ from a generic ab initio strategy
本研究提出将超导单元插入拓扑绝缘体的SCTMs设计策略及从头算BdG陈数的程序，发现PdBi$_2$Te$_4$和PdBi$_2$Te$_5$是可合成的理想SCTMs，为拓扑超导候选材料的设计与调控提供了新途径。
2023-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic, thermodynamic, electronic and optical properties of recently discovered transition metal boride NbRuB superconductors: an ab-initio investigation
最近发现的和潜在的技术上重要的过渡金属硼化物NbRuB的弹性，热力学，电子和光学性质的研究，已使用密度泛函形式主义。广义梯度近似（GGA）和局部密度近似（LDA）用于几何优化和各种弹性模量和常数的估计。首次研究了不同光子偏振态下NbRuB的光学性质。各种光学常数的频率（能量）依赖性与电子能带结构计算的基本特征相当吻合。从理论上估算了NbRuB的德拜温度。所有这些理论估计已发表的结果进行了比较，在可用的情况下，并详细讨论。电子能带结构和光学电导率都显示出稳健的金属特性。NbRuB具有显著的弹性和电子各向异性。分析了电子能带结构和德拜温度对超导电性的影响。
2017-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio Hartree-Fock with electronic correlation study of the electronic properties of MgB2
采用全电子从头算自洽场Hartree-Fock原子轨道线性组合方法，结合密度泛函电子关联方法，对MgB 2超导体进行了电子计算.该化合物的超导电性与γ点处的Px，y带空穴的存在有关。
2001-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio investigation of FeAs/GaAs heterostructures for potential spintronic and superconducting applications
超薄的FeAs作为新发现的磷属元素化物超导体中的活性组分，以及在铁磁Fe和半导体GaAs之间的界面处的自旋电子学应用中都是令人感兴趣的。本文采用第一性原理密度泛函理论研究了FeAs/GaAs异质结构的性质。我们发现FeAs层和GaAs层中As原子之间的相互作用改变了Pnictide超导体的费米面特性。无论FeAs层的数量，Fe与As的比例，或应变状态，最低能量的磁有序总是反铁磁的，这表明这种异质结构是没有前途的自旋电子系统，并提供了一个解释的失败自旋注入Fe/GaAs界面。
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Structural, electronic properties and the features of chemical bonding in layered 1111-oxyarsenides LaRhAsO and LaIrAsO: ab initio modeling
基于量子化学从头计算方法对层状1111-砷氧化物LaRhAsO和LaIrAsO的结构、电子性质、费米面拓扑结构和化学键特征进行了比较研究。已经确定，对于作为非磁性金属的LaIrAsO，预期仅对电子和空穴掺杂两者的弱灵敏度，然而，含Rh的化合物应当以弱带磁性为特征，并且预期空穴掺杂能够使其基态远离磁不稳定性的边界。上述特征允许考虑LaRhAsO砷氧化物作为LaFeAsO化合物的可能的“电子类似物”，作为层状FeAs超导体的初始相。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio insights into the physical properties of XIr3 (X = La, Th) superconductors: A comparative analysis
该研究采用DFT首次系统比较XIr3（X=La、Th）的弹性、成键、热学、光学及超导性质，揭示其延展性、隔热潜力、金属性与近各向同性光学响应。
2023-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio screening for BCS-type superconductivity in ThCr$_2$Si$_2$-type compounds
本研究对ThCr$_2$Si$_2$型化合物进行从头$T_c$计算，筛选出包括SrPb$_2$Al$_2$在内的多个BCS超导候选材料，并验证了计算方法的可靠性。
2025-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electronic structure of superconducting gallium-doped germanium from ab-initio calculations
用从头计算方法研究了掺镓锗的电子结构。掺镓锗最近被发现是一种超导体，其临界温度为0.5开尔文，库珀对密度特别低。电子性质的计算表明，没有观察到杂质带的迹象，费米能级位于锗的价带。此外，声子频率的计算表明，一个新的模式与Ga原子出现，约175$ cm-1。
2009-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab-initio superfluid weight and superconducting penetration depth
Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
本文提出了一种高效计算超流重量的方法，用于研究超导体的物理特性及量子几何效应。
2026-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Band structure of new layered 17 K superconductor Sr4Sc2Fe2P2O6 in comparison with hypothetical Sr4Sc2Fe2As2O6
用FLAPW-GGA方法对新合成的四方晶系（P4/nmm空间群）层状铁磷氧化物：17 K超导体Sr_4Sc_2Fe_2 P_2 O_6的能带结构进行了从头算计算.对Sr_4Sc_2Fe_2P_2O_6的优化结构数据、能带、总态密度和分态密度、费米面拓扑、低温电子比热和摩尔泡利顺磁磁化率进行了测定和讨论，并与假设的同结构铁砷氧化物相Sr_4Sc_2Fe_2As_2O_6和相关的层状FeAs和FeP超导体进行了比较。
2009-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio modeling of superconducting alloys
Graz University of Technology（格拉茨工业大学）
针对超导合金热力学建模与性质评估的挑战，提出扩展广义准化学近似（EGQCA）方法，可预测非化学计量比超导体性质并纳入多因素影响，经Al掺杂MgB₂等案例验证与实验一致，助力高T_c超氢化物合金设计及高通量筛选。
2024-06-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio study of ladder-type polymers polythiophene and polypyrrole
用\textit{ab initio}研究了聚噻吩、聚吡咯、梯形聚噻吩和梯形聚吡咯四种聚合物。当比较无约束和梯形聚合物时，在分析带隙的变化时，在噻吩和吡咯聚合物家族之间发现差异。对于聚噻吩，梯型聚合物具有比无约束聚合物更大的间隙，而对于吡咯聚合物则相反。研究了这四种化合物的结构性质和电荷密度。噻吩和吡咯聚合物中不同的带隙行为可以用碳骨架中键长交替和电荷密度效应之间的竞争来解释。
2006-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Exploring functionalized Zr$_2$N and Sc$_2$N MXenes as superconducting candidates with $\textit{ab initio}$ calculations
本研究通过基于SCDFT的从头算方法，预测功能化MXenes Zr$_2$NS$_2$等材料在环境压力下超导转变温度可达9.48 K，并指出应变可进一步提升其超导性能。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Why Mercury is a superconductor
尽管是已知最古老的超导体，但固体汞在目前所有超导体的计算数据库中都神秘地消失了。在这项工作中，我们提出了一个批判性的研究，其超导性能的基础上，国家的最先进的超导密度泛函理论。我们的计算揭示了许多异常的电子和晶格性质，这主要是可以处理的，适当的照顾，由现代从头算技术。特别是，我们强调了一个异常的作用（一）电子-电子相关性的结构特性（二）自旋轨道耦合的动力学稳定性，和（三）半核心$d$水平上的有效库仑相互作用，并最终，临界温度。
2021-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Revisiting the homogeneous electron gas in pursuit of the properly normed ab initio Eliashberg theory
本文从第一性原理出发，讨论了如何在声子介导的超导体中准确地考虑屏蔽电子-电子库仑相互作用的自能效应。在Eliashberg超导体理论中，通常使用电子-空穴空间中的$2\times 2$ Pauli矩阵来分解自能。我们研究如何对角（$σ_{0}$和$σ_{3}$）组件导致准粒子校正正常状态，$Z$和$χ$条款，在均匀电子气中的行为，以建立一个规范的处理这些组件在实际的金属系统。在$G_{0}W_{0}$近似，我们指出，这些组件是非解析附近的费米面，但其方向的衍生物和由此产生的修正准粒子的速度，但定义良好。结合$G_{0}W_{0}$近似和Eliashberg方程的计算表明，有效质量和对强度以不同的方式显著地依赖于$Z$和$χ$.没有数值要求的$χ$长期的计算，因此被证明是无法描述均匀的电子气极限。这一结果对精确的第一性原理Eliashberg理论提出了挑战。
2022-03-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Charge carrier transport and lifetimes in n-type and p-type phosphorene as 2D device active materials: an ab initio study
在这项工作中，我们提供了一个详细的分析磷性能的n型和p型活性物质。该研究是基于磷烯电子结构的第一性原理计算，以及由此产生的电子和空穴散射速率和寿命。重点放在极端制度通常发现在半导体器件，即高电场和重掺杂，在那里的碰撞电离和俄歇复合可能发生。我们发现，电子引发的碰撞电离是弱于空穴引发的过程中，相比载体-声子相互作用率，这表明弹性碰撞电离引发的击穿。此外，计算的少数电子寿命仅受辐射复合的限制，而不是由俄歇过程，这表明磷烯可以在光电子器件中实现良好的量子效率。所提供的散射率和寿命是关键的输入数据的建模和理解的磷光体为基础的设备物理。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio prediction of an order-disorder transition in Mg$_2$GeO$_4$: implication for the nature of super-Earth's mantles
在这里，我们提出了一个从头计算预测的有序-无序转变（ODT）从$I\bar{4}2d$型到Th $_3$ P $_4$型相的阳离子亚晶格的Mg $_2$ GeO $_4$，后后钙钛矿（后PPv）相。这种不常见的预测类型是通过在56个原子的超晶胞中进行原子配置的高通量采样，然后进行玻尔兹曼系综统计计算来实现的。Mg $_2$ GeO $_4$是$I\bar{4}2d$型Mg $_2$ SiO $_4$的低压类似物，预测超级地球地幔的主要行星形成阶段。因此，在$I\bar{4}2d$型Mg $_2$ SiO $_4$中也预期有类似的ODT，这应该会影响这些行星的内部结构和动力学。这种Th $_3$ P $_4$型相在Mg $_2$ GeO $_4$中的预测进一步增强了地球/行星形成硅酸盐和氧化物在极端压力下的晶体结构与稀土倍半硫化物在低压下的晶体结构之间的关系。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Experimental Realization of Type-II Dirac Fermions in PdTe$_2$ Superconductor
拓扑狄拉克半金属中的狄拉克费米子是具有相对论线性色散的四重简并准粒子态。打破时间反演或反转对称性，这个系统变成一个外尔半金属，主机双简并外尔费米子状态相反的手征。这两种准粒子虽然可以用相对论性狄拉克方程描述，但并不一定服从洛伦兹不变性，因此允许所谓的II型费米子的存在。近年来，第二类Weyl费米子的理论发现使人们对PtSe $_2$型过渡金属二硫属化物中第二类Dirac费米子的预言得到了进一步的验证。在这里，我们报告的第二型狄拉克费米子在PdTe $_2$的角度分辨光电子能谱结合{ \it从头计算}带计算的实验实现。我们的实验发现使得第一个同时具有超导性和第二类狄拉克费米子的例子，这使得拓扑材料的研究进入了一个新的阶段。
2017-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive ab initio study of doping in bulk ZnO with group-V elements
尽管缺乏可重复的实验证实，V族元素已被认为是以简单和复杂缺陷形式在ZnO中进行p型掺杂的可能来源。使用从头计算，基于最先进的混合交换相关泛函，我们研究了广泛的缺陷和缺陷复合物与N，P，As和Sb杂质。我们发现，没有一个候选人的p型掺杂可以被认为是一个很好的来源，由于深的受主能级和低形成能量的补偿施主缺陷的空穴在价带。此外，我们还讨论了配合物在不同体系中的稳定性。
2014-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Structure prediction based on ab initio simulated annealing for boron nitride
化合物在低温下可能的结晶变化对应于能源景观的局部极小值。通过模拟退火确定这些最小值是预测晶体结构的一种方法，其中每个晶胞的原子数是唯一使用的信息。它表明，这种方法可以应用到共价体系，在氮化硼的例子中，使用从头算能量在所有阶段的优化，即在全局搜索和随后的局部优化。提出了10个低洼结构候选者，包括层状结构和三维网络结构，如纤锌矿和锌尖晶石型，以及对应于β-BeO型的结构。
2008-10-30 cond-mat.mtrl-sci
The ab initio study of unconventional superconductivity in CeCoIn$_{5}$ and FeSe
电子结构和费米面的形状对实际材料中的超导不稳定性具有重要意义。我们证明了这种不稳定性可以探索静态库珀对磁化率重整化配对相互作用，并提出了一个有效的方法，其评估使用Wannier轨道从头计算。作为一个例子，这种方法被用来寻找一个非常规的超导相的Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）类型的重费米子化合物CeCoIn $_5$和铁基超导体FeSe。结果表明，在有限的磁场下，两种材料都出现了FFLO超导相。
2017-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
High-performance two-dimensional p-type transistors based on GaSe layers: an ab-initio study
通过从头计算研究了超尺度GaSe场效应晶体管。3nm长的GaSe单层膜表现出优异的性能，具有降低的短沟道效应和相当高的导通电流。这样的器件特性是由于价带边缘形状，其导致在传输方向上非常重的空穴并且最终抑制带内隧穿，这对于在关断状态下的正确操作是有害的。
2018-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study of dynamical and electronic properties of noncentrosymmetric superconductor NbReSi
具有$T_{c} \simeq 6.5$ K的非中心对称NbReSi超导体具有较大的上临界磁场。实验上观察到了它的多能隙特性。最近的研究表明实现了P $\bar{6}$ 2 m或Ima 2对称性。我们讨论这两种对称的动力学性质（例如，声子谱）。在本文中，我们使用从头算技术，澄清这种歧义，并得出结论，Ima 2对称性是不稳定的，和P $\bar{6}$ 2 m应该实现。P $\bar{6}$ 2 m对称性在存在外部静水压力的情况下也是稳定的。我们发现具有P $\bar{6}$ 2 m对称性的NbReSi应该具有（100）和（110）表面的声子表面态。此外，我们还讨论了具有稳定对称性的系统的主要电子性质。
2022-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Strong-coupling superconductivity of the Heusler-type compound ScAu2Al: Ab-initio studies
本文通过从头算研究Heusler型超导体ScAu2Al，揭示自旋-轨道耦合软化声子并导致创纪录的电子-声子耦合常数λ=1.25，计算的临界温度与实验吻合，证实其强耦合超导机制。
2023-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio study of the elastic and electronic properties of tetragonal Th2NiC2
这项工作报告了新发现的超导体Th 2NiC 2的弹性和电子性质（A .Machado等人，超声波Sci. Technol. 25（2012）045010），如在从头计算中获得的。我们发现Th_2NiC_2是一种机械稳定的韧性材料，表现出增强的剪切弹性各向异性和相当低的硬度。我们的数据表明，对于Th_2NiC_2，费米能级位于深DOS最小值，实验观察到的T_c的增加顺序为Th_2NiC_2-> Th_1.8Sc_0.2NiC_2，可以用N（EF）的增长来解释。我们还推测：（i）空穴浓度的增加将促进Ni 3d带的交换分裂，因此空穴掺杂的Th_2NiC_2应该有一定的浓度边界，在那里将预期从超导态到磁态的相变;（ii）N（EF）的增加（并且，可能在TC中）对于Th 2NiC 2基材料的热处理也可以通过替代方式实现：通过电子掺杂-例如，通过用V部分取代Th或用Cu部分取代Ni，以及通过N部分取代C形成Th-Ni碳氮化物如Th 2NiC 2-xNx。
2012-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Elastic properties and inter-atomic bonding in new superconductor KFe2Se2 from first principles calculations
最近（2010年11月，PRB，82，180520 R）发现了第一个TC ~ 31 K增强的类122三元超导体KxFe 2Se 2。这一发现激发了许多寻找相关材料的活动，并引发了对其性质的深入研究。事实上，在2010-2011年，在一系列新合成的122相中也发现了超导性（TC ~ 27- 33 K），例如CsxFe 2Se 2、RbxFe 2Se 2、（TlK）xFeySe 2等，这些相今天已经形成了没有有毒As的超导铁基材料的新家族。在这里，使用从头算FLAPW-GGA方法，我们第一次预测的弹性性能KFe_2Se_2和讨论它们的相互作用与原子间的键为这个系统。我们的数据表明，所研究的相是相对较软的材料。此外，该系统是机械稳定的，采用相当大的弹性各向异性，并表现出脆性。这些结论与KFe 2Se 2的键合图像一致，其中原子间键合是高度各向异性的，包括离子、共价和金属贡献。
2011-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab initio prediction of pressure-induced structural phase transition of superconducting FeSe
利用\textit{ab initio}计算预测了外压驱动下FeSe的相变。计算表明，$α$ -FeSe发生了向NiAs型、MnP型和CsCl型FeSe的转变。还预测了从NiAs型到MnP型和CsCl型FeSe的转变。还发现MnP型FeSe能够转变为CsCl型FeSe，这比从$α$ -FeSe转变为MnP型FeSe更容易，但与从NiAs型FeSe的转变相当。电子结构计算结果表明，FeSe的各相均为金属相，但从$α$ -FeSe到FeSe的其它相发生结构相变时，Fe-Se键间的离子相互作用变强，共价相互作用变弱.实验观察到的超导$α$ -FeSe在高压下的$T_{c}$的减少可能是由于在高压下存在的结构/磁不稳定性。结果表明，如果通过合适的方法使这种相变受阻，则我们可以增加$α$ -FeSe的$T_{c}$。
2012-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
The Berry curvature dipole in Weyl semimetal materials: an ab initio study
非中心对称金属在由动量空间中的Berry曲率偶极子引起的非线性光学响应中表现出$dc$光电流。外尔半金属（WSM）预计是观察这些非线性效应的优秀候选者，因为它们携带集中在小区域的大Berry曲率，即，靠近外尔点我们已经实现了半经典的Berry曲率偶极子形式主义到一个$ab~initio$计划，并研究了二阶非线性响应的两组代表性的材料：TaAs家族的第一型WSM和MoTe $_2$家族的第二型WSM。这两种类型的WSM表现出Berry曲率偶极子，其中II型Weyl点通常优于I型，因为强烈的倾斜。在几种材料中相应的非线性极化率预示着在$dc$场极限中的非线性霍尔效应，该场极限在实验可检测的范围内。
2017-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bernoulli potential in type-I and weak type-II superconductors: I. Surface charge
本文讨论了迈斯纳态超导体表面附近的静电势。我们表明，旁边的伯努利势，准粒子屏蔽，和热力学贡献由于Rickayzen，有一个非本地的贡献，这是大的I型和弱II型超导体。
2004-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
{\it Ab initio} prediction of $d_{x^2-y^2}$-wave superconductivity in infinite-layer nickelates
National Taiwan University（台湾大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；Institute of Atomic and Molecular Sciences, Academia Sinica（中央研究院原子与分子科学研究所）
本研究通过从头算方法研究最佳掺杂无限层镍酸盐的超导性质，证明其超导由自旋涨落相互作用驱动，具有符号反转的$d_{x^2-y^2}$波能隙，计算结果与多数实验一致，预测性质可立即验证。
2026-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetic field induced 3D to 1D crossover in type II superconductors
我们回顾和分析了II型超导体的磁化和比热研究，发现了磁场诱导的有限尺寸效应和相关的3D到1D交叉，增强热波动的显着证据。
2008-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ab-initio investigation of lattice distortions in response to van der Waals interactions in FeSe
非常规超导体中的电子结构是理解动量相关对相互作用和由此产生的超导能隙函数的关键。在铁基硫族化合物超导体中，电子色散、能隙结构和配对机制对$k_z$依赖性的重要性一直存在争议。在这里，我们提出了一个详细的调查的范德华相互作用FeSe和它的相互作用与磁无序和真实的空间结构特性。使用密度泛函理论，我们表明，他们需要考虑到调查后的三维效果，包括非平凡的拓扑结构，FeSe $_{1-x}$ Te $_x$和FeSe $_{1-x}$ S $_x$系统。此外，顺磁（PM）无序的影响被认为是在自旋空间平均的方法。我们的计算表明，PM放松的结构支持的图片不同的竞争有序的磁态在磁制度，产生磁挫折。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Microscopic Theory of Magnetic Disorder-Induced Decoherence in Superconducting Nb Films
超导量子比特的性能比基于组成块体材料的损耗角正切的理论估计所预期的要低几个数量级。这归因于在制造过程中形成的不受控制的表面氧化物的存在，其可以引入产生退相干通道的缺陷和杂质。在这里，我们发展了从头算Shiba理论来研究铌薄膜超导体中磁致退相干的微观起源和原生氧化物的形成。我们的从头计算包括结构无序，化学计量，和应变的退相干诱导局部自旋矩的形成的作用。从这些第一性原理计算得出的参数，我们开发了一个有效的准经典模型的超导体中的磁感应损耗。我们确定d-沟道损耗（与氧空位），特别是寄生的，导致残余零温度表面阻抗。这项工作提供了一条连接超导材料的原子尺度特性和影响量子系统的宏观退相干通道的途径。
2021-11-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
