La superconduttività in pressione è stata recentemente scoperta in due pnictidi dei metalli di transizione appartenenti al gruppo spaziale Pnma, ossia CrAs [1, 2] e MnP [3], in prossimità di una fase magnetica, rispettivamente alle temperature di 2 K e 1 K, e alle pressioni di 0.7 GPa e 8 GPa. La prossimità della superconduttività ad una fase magnetica ha suggerito un possibile meccanismo di accoppiamento non convenzionale, in cui le fluttuazioni di spin potrebbero fungere da collante per la formazione delle coppie di Cooper. Recentemente, Liu et al. [4] hanno scoperto un altro superconduttore della stessa classe di CrAs ed MnP, vale a dire il WP, con la superconduttività che appare a 0.84 K, a pressione ambiente. Nel 2015 la superconduttività è stata scoperta in nuovi materiali a base di cromo, i composti A2Cr3As3, con A=Na [5], K [6], Rb [7] o Cs [8]. A differenza del CrAs, questi sono superconduttori a pressione ambiente e sono composti quasi unidimensionali. Tutti questi composti della grande famiglia degli pnictidi dei metalli di transizione sono al centro del dibattito odierno perché sono ricchi di comportamenti nuovi e interessanti a causa di molteplici ordini quantistici e fenomeni concorrenti. C’è ancora bisogno di un'analisi approfondita per comprendere meglio l'interazione tra proprietà strutturali, elettroniche, magnetiche e superconduttive e le loro connessioni alla topologia. In questa tesi ci concentriamo sui composti dei metalli di transizione appartenenti al gruppo spaziale Pnma, ovvero CrAs, MnP e WP, e sulla classe quasi unidimensionale dei materiali A2Cr3As3, in particolare studiamo il composto con A = K. Presentiamo l'analisi delle loro proprietà strutturali, elettroniche, magnetiche, di trasporto e di simmetria utilizzando modelli Hamiltoniani e metodi ab-initio. Per quanto riguarda il CrAs, in primo luogo esaminiamo le proprietà elettroniche e magnetiche usando la density functional theory (DFT) [9] e poi adottiamo un approccio che combina l'approssimazione tight-binding e il metodo di Löwdin per ottenere la struttura a bande di bassa energia e studiare le proprietà elettroniche, magnetiche e di trasporto [10, 11]. Prendiamo in considerazione anche gli effetti dell’ accoppiamento spin-orbita sulle proprietà elettroniche del composto [12]. I nostri risultati sono in buon accordo con i dati sperimentali disponibili. Le caratteristiche della struttura a bande di CrAs, MnP e WP, come le degenerazioni delle bande lungo le linee di alta simmetria, riflettono le simmetrie del gruppo spaziale Pnma e in particolare le simmetrie non-simmorfiche di glide e screw. Studiamo le proprietà di simmetria dei composti CrAs, MnP e WP utilizzando il metodo DFT supportato dalla formulazione di modelli Hamiltoniani [13]. Dimostriamo che la degenerazione otto delle bande ottenuta lungo il percorso SR è dovuta alle simmetrie di inversione e timereversal e ad una coppia di simmetrie non-simmorfiche. La presenza di più punti di Fermi degeneri lungo la direzione SR limita la topologia della superficie di Fermi, che manifesta diverse forme quando si considera la sua evoluzione al variare del filling. In particolare osserviamo la presenza di superfici 2D ad alcuni filling. Queste superfici 2D potrebbero influenzare le proprietà di trasporto e superconduttive di questa classe di materiali... [a cura dell'Autore]
New features exhibited by transition metal pnictides / Giuseppe Cuono , 2020 Feb 05., Anno Accademico 2018 - 2019. [10.14273/unisa-4352].
New features exhibited by transition metal pnictides
Cuono, Giuseppe
2020
Abstract
La superconduttività in pressione è stata recentemente scoperta in due pnictidi dei metalli di transizione appartenenti al gruppo spaziale Pnma, ossia CrAs [1, 2] e MnP [3], in prossimità di una fase magnetica, rispettivamente alle temperature di 2 K e 1 K, e alle pressioni di 0.7 GPa e 8 GPa. La prossimità della superconduttività ad una fase magnetica ha suggerito un possibile meccanismo di accoppiamento non convenzionale, in cui le fluttuazioni di spin potrebbero fungere da collante per la formazione delle coppie di Cooper. Recentemente, Liu et al. [4] hanno scoperto un altro superconduttore della stessa classe di CrAs ed MnP, vale a dire il WP, con la superconduttività che appare a 0.84 K, a pressione ambiente. Nel 2015 la superconduttività è stata scoperta in nuovi materiali a base di cromo, i composti A2Cr3As3, con A=Na [5], K [6], Rb [7] o Cs [8]. A differenza del CrAs, questi sono superconduttori a pressione ambiente e sono composti quasi unidimensionali. Tutti questi composti della grande famiglia degli pnictidi dei metalli di transizione sono al centro del dibattito odierno perché sono ricchi di comportamenti nuovi e interessanti a causa di molteplici ordini quantistici e fenomeni concorrenti. C’è ancora bisogno di un'analisi approfondita per comprendere meglio l'interazione tra proprietà strutturali, elettroniche, magnetiche e superconduttive e le loro connessioni alla topologia. In questa tesi ci concentriamo sui composti dei metalli di transizione appartenenti al gruppo spaziale Pnma, ovvero CrAs, MnP e WP, e sulla classe quasi unidimensionale dei materiali A2Cr3As3, in particolare studiamo il composto con A = K. Presentiamo l'analisi delle loro proprietà strutturali, elettroniche, magnetiche, di trasporto e di simmetria utilizzando modelli Hamiltoniani e metodi ab-initio. Per quanto riguarda il CrAs, in primo luogo esaminiamo le proprietà elettroniche e magnetiche usando la density functional theory (DFT) [9] e poi adottiamo un approccio che combina l'approssimazione tight-binding e il metodo di Löwdin per ottenere la struttura a bande di bassa energia e studiare le proprietà elettroniche, magnetiche e di trasporto [10, 11]. Prendiamo in considerazione anche gli effetti dell’ accoppiamento spin-orbita sulle proprietà elettroniche del composto [12]. I nostri risultati sono in buon accordo con i dati sperimentali disponibili. Le caratteristiche della struttura a bande di CrAs, MnP e WP, come le degenerazioni delle bande lungo le linee di alta simmetria, riflettono le simmetrie del gruppo spaziale Pnma e in particolare le simmetrie non-simmorfiche di glide e screw. Studiamo le proprietà di simmetria dei composti CrAs, MnP e WP utilizzando il metodo DFT supportato dalla formulazione di modelli Hamiltoniani [13]. Dimostriamo che la degenerazione otto delle bande ottenuta lungo il percorso SR è dovuta alle simmetrie di inversione e timereversal e ad una coppia di simmetrie non-simmorfiche. La presenza di più punti di Fermi degeneri lungo la direzione SR limita la topologia della superficie di Fermi, che manifesta diverse forme quando si considera la sua evoluzione al variare del filling. In particolare osserviamo la presenza di superfici 2D ad alcuni filling. Queste superfici 2D potrebbero influenzare le proprietà di trasporto e superconduttive di questa classe di materiali... [a cura dell'Autore]I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
