Особенности электронной структуры трехкомпонентных сверхпроводников RRh₄B₄ (R = Y, Lu)

Abstract

Проведены расчеты из первых принципов электронной структуры и ряда термодинамических характеристик трехкомпонентных систем сверхпроводников RRh₄B₄ (R = Y, Lu) в нормальной фазе. Выполнен анализ электронных состояний и взаимодействий, ответственных за сверхпроводящие и магнитные свойства исследуемых систем. Установлено, что у соединений YRh₄B₄ и LuRh₄B₄ уровень Ферми находится в непосредственной близости от пика в плотности электронных состояний, и примерно на 1 эВ выше псевдощели в электронном спектре. Выявлено наличие ряда групп квазивырожденных электронных состояний с малой эффективной массой вблизи уровня Ферми. Эти состояния могут быть источником значительного диамагнитного вклада электронов проводимости в магнитную восприимчивость и обусловливать сильную зависимость восприимчивости от температуры в боридах родия.

Проведено розрахунки з перших принципiв електронної структури та ряду термодинамiчних характеристик трьохкомпонентних систем надпровiдникiв RRh₄B₄ (R = Y, Lu) у нормальному стані. Виконано аналiз електронних станiв та взаємодiй, що вiдповiдають за надпровiднi та магнiтнi властивостi дослiджуваних систем. Встановлено, що у сполуках YRh₄B₄ та LuRh₄B₄ рівень Фермі знаходиться в безпосередній близкості від піку в густині електронних станів, та приблизно на 1 еВ вище псевдощілини в електронному спектрі. Виявлено наявність ряду груп квазівироджених електронних станів з малою ефективною масою поблизу рівня Фермі. Ці стани можуть бути джерелом значного діамагнітного внеску в магнітну сприйнятливість та обумовлювати сильну залежність сприйнятливості від температури в боридах родію.

First-principles calculations of the electronic structure and a number of thermodynamical characteristics are performed for the ternary superconducting systems RRh₄B₄ (R = Y, Lu) in the normal state. The analysis of electronic states and their interactions responsible for superconducting and magnetic properties of the investigated systems is carried out. It is found that in YRh₄B₄ and LuRh₄B₄ compounds the Fermi level is situated in close proximity to a peak in the density of electronic states, and about 1 eV above of the pseudogap in the electronic spectrum. The existence of a number of groups of quasi-degenerate electronic states with a small effective mass near the Fermi level is revealed. These states can be the origin of a substantial conduction electrons diamagnetic contribution to the magnetic susceptibility, and can provide strong temperature dependences of the susceptibility in the rhodium borides.