Полуметаллические состояния кристаллического молекулярного водорода при высоких давлениях

Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2020. Т. 111. № 3. С. 175–180.

Норман Г. Э., Саитов И. М.

Получены полуметаллические состояния кристаллического молекулярного водорода при температу-
ре 100К в диапазоне давлений от 410 до 626 ГПа. Для анализа характера проводимости проводится рас-
чет зонной структуры в рамках теории функционала плотности с использованием гибридного обменно-
корреляционного функционала HSE (Heyd–Scuseria–Ernzerhof). Одно из полуметаллических состояний
возникает в моноклинной структуре с симметрией C2/c при сжатии до давления 410 ГПа, при котором
происходит закрытие щели между валентной зоной и зоной проводимости. Причем валентная зона явля-
ется частично незаполненной, а зона проводимости – частично заполненной, что является характерным
признаком полуметалла. При давлении 302 ГПа кристаллический молекулярный водород со структу-
рой C2/c остается изолятором. Найдена зависимость электропроводности от давления для 300–500 ГПа.
Второе полуметаллическое состояние наблюдается для ромбической структуры с симметрией Cmca-4
при давлении 626 ГПа.

Ключевые слова: conductivity, Теория функционала плотности, Band structure, полуметалл, solid hydrogen, электропроводность, зонная структура, semimetals, Density functional theory (DFT), твердый водород