准一维非中心对称铬砷基超导材料的第一性原理研究

Recently, the effect of spin-orbit coupling (SOC) has been a hot topic in the condensed matter physics community. In particular, the SOC effect on noncentrosymmetric superconductors is one of the focused studies. The A2Cr3As3 superconductors discovered in 2014 has drawn broad attention due to its lack of inversion center, quasi-one-dimensional band character, as well as its various unconventional superconducting properties. However, the study of its fundamental band structure properties, especially the SOC effect on its physical properties, is still far from complete. This project proposes to study the SOC effect on the electronic structures, electron-phonon coupling properties, and band topologies of noncentrosymmetric superconductor A2Cr3As3 as well as the related ACr3As3 compound using first principles based calculations and maximally projected Wannier function model analysis.

近年来，对材料中自旋轨道耦合效应的研究一直是凝聚态物理领域的热点，其中重点之一就是自旋轨道耦合对非中心对称超导材料的作用。2014年新发现的A2Cr3As3超导材料因其非中心对称结构、准一维能带特征及大量非常规的超导态性质而受到广泛关注，但是迄今为止对其基本能带结构的认识尚不完整，尤其是自旋轨道耦合对其物性影响方面的研究还十分欠缺。本项目申请从第一性原理计算角度出发，利用最大投影Wannier函数及模型分析，通过对比非中心对称超导材料A2Cr3As3及相关材料ACr3As3的电子结构、电声子耦合系数和能带拓扑结构性质，对这一系列材料中自旋轨道耦合的相关性质进行系统研究。

对材料中自旋轨道耦合效应的研究是近年来凝聚态物理领域的热点问题。其中重点之一就是自旋轨道耦合对非中心对称超导材料的作用。2014年发现的A2Cr3As3超导材料因其非中心对称结构、准一维能带特征及大量非常规的超导态性质而受到广泛关注。本项目从第一性原理计算的角度出发，利用最大投影Wannier函数及模型分析，通过比对A2Cr3As3及相关材料的电子结构，研究其能带拓扑结构、磁性涨落及其与自旋轨道耦合的关系；并由此出发进一步研究了多种非中性对称超导体系的非平庸能带拓扑/超导特性，包括LaNiSi/LaPtSi/LaPtGe系列、Ce3Pt3Bi4/Ce3Pd3Bi4/La3Pt3Bi4系列及局部非中心对称的EuRbFe4As4等等。研究发现了多种同时具有能带拓扑结构和超导性质的非中心对称材料，为研究能带拓扑与超导的关系提供了基本依据；研究中还发现了若干种拓扑非平庸的强关联电子材料，为进一步研究关联拓扑打下了基础。在项目支持下，研究小组共计发表高水平SCI论文21篇，其中包括2篇Phys. Rev. Lett.，2篇Commun. Phys.，2篇Nature Partner期刊。因该项目相关研究，项目负责人受邀在2021年APS March Meeting上做36分钟邀请报告。