Predicted Novel High-Pressure Phases of Lithium

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作者
Jian Lv,Yanchao Wang,Li Zhu,Yanming Ma
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:106 (1) 被引量:526
标识
DOI:10.1103/physrevlett.106.015503
摘要

Under high pressure, "simple" lithium (Li) exhibits complex structural behavior, and even experiences an unusual metal-to-semiconductor transition, leading to topics of interest in the structural polymorphs of dense Li. We here report two unexpected orthorhombic high-pressure structures Aba2-40 (40 atoms/cell, stable at 60-80 GPa) and Cmca-56 (56 atoms/cell, stable at 185-269 GPa), by using a newly developed particle swarm optimization technique on crystal structure prediction. The Aba2-40 having complex 4- and 8-atom layers stacked along the b axis is a semiconductor with a pronounced band gap >0.8 eV at 70 GPa originating from the core expulsion and localization of valence electrons in the voids of a crystal. We predict that a local trigonal planar structural motif adopted by Cmca-56 exists in a wide pressure range of 85-434 GPa, favorable for the weak metallicity.
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