Физика Низких Температур: Том 48, Выпуск 1 (Январь 2022), c. 30-35    ( к оглавлению , назад )

Possibility for the anisotropic acoustic plasmons in LaH10 and their role in enhancement of the critical temperature of superconducting transition

E. A. Pashitskii, V. I. Pentegov, and A. V. Semenov

Institute of Physics of the National Academy of the Sciences of Ukraine, Kyiv 03028, Ukraine
E-mail: semenov@iop.kiev.ua

Received June 16, 2021, published online November 25, 2021

Abstract

We discuss a possible role of the collective acoustic electronic excitations in the mechanism of the nearly room-temperature superconductivity in superhydrides at megabar pressures. While the dominant role of the phonon mechanism of superconductivity in such compounds is evident due to the measured isotope effect with deuterium (on LaD10), the small values of the effective Coulomb constant chosen in theoretical calculations of the critical temperature deserve further justification. We believe that the additional suppression of the Coulomb repulsion in superhydrides may be due to the appearance of additional acoustic plasmonic branches in their collective spectra. In LaH10 the conditions for such mechanism arise due to the hybridization of La 4f and H 1s states near the Fermi level in the vicinity of the L point of the Brillouin zone. We propose an analytical model approximation for the resulting conducting band and show that in a certain range of directions in quasimomentum space an acoustic branch should appear in the spectrum of the collective electronic excitations in LaH10. The contribution of these excitations to the suppression of the effective Coulomb constant is analyzed.

Анотація

Обговорюється можлива роль колективних акустичних електронних збуджень у механізмі надпровідності майже кімнатної температури в супергідридах при мегабарних тисках. Хоча переважна роль фононного механізму надпровідності в таких сполуках очевидна завдяки виміряному ізотопічному ефекту з дейтерієм (на LaD10), малі значення ефективної кулонівської константи, які обрані при теоретичних розрахунках критичної температури, заслуговують на подальше обґрунтування. Ми вважаємо, що додаткове пригнічення кулонівського відштовхування в супергідридах може бути пов’язане з появою додаткових акустичних плазмонних гілок в їх колективних спектрах. В LaH10 умови такого механізму виникають внаслідок гібридизації станів La 4f і H 1s поблизу рівня Фермі в околиці L-точки зони Бріллюена. Запропоновано аналітичну модельну апроксимацію для результуючої зони провідності та показано, що в певному діапазоні напрямків у просторі квазіімпульсів у спектрі колективних електронних збуджень у LaH10 з’являється акустична гілка. Проаналізовано внесок цих збуджень у пригнічення ефективної кулонівської константи.

Key words: room-temperature superconductivity, rare-earth superhydrides, acoustic plasmons.