Probing the Superconductivity Limit of Li‐Doped Graphene

材料科学 超导电性 石墨烯 兴奋剂 凝聚态物理 极限(数学) 纳米技术 光电子学 物理 数学 数学分析
作者
Qiuping Yang,Huimin Zhang,Jijun Zhao,Xue Jiang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (44) 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adfm.202406023
摘要

Abstract The introduction of superconductivity in graphene systems is highly desirable from both fundamental physics and application perspectives. In this article, a superlattice strategy to develop a series of Li‐doped graphene is reported: deposition type‐I (Li 2 C 6 , Li 2 C 8 , LiC 6 , Li 3 C 24 , LiC 12 , LiC 16 , Li 2 C 36 , LiC 24 ), intercalation type‐II (LiC 4 , Li 2 C 12 , LiC 8 , LiC 12 , LiC 16 ), and coexisting deposition and intercalation type‐III (Li 3 C 12 ). With increasing concentration of Li atoms, both metallicity, and electron–phonon coupling (EPC) has dramatically increased, which is favorable for the emergence of superconductivity in the screened Li–C compounds. Notably, graphene superlattice structures with intercalated Li2 atoms have higher stability, while Li1‐deposited graphene at the same concentration produces higher T c . Among them, type‐I‐Li 2 C 6 , type‐I‐Li 2 C 8 , type‐II‐LiC 4 , and type‐III‐Li 3 C 12 are phonon‐mediated superconductors with high transition temperatures ( T c ) of 18, 12, 3.4, and 14 K, respectively. The EPC of type‐I‐Li 2 C 6 , type‐I‐Li 2 C 8 , and type‐III‐Li 3 C 12 mainly arises from the coupling of the C‐2 p z electron states with the low‐frequency (0–800 cm −1 ) deposition‐Li xy /Li z , and out‐of‐plane‐C z vibrations. In contrast, the high‐frequency (800–1600 cm −1 ) vibration modes of in‐plane‐C xy atoms are mainly responsible for the T c of type‐II‐LiC 4 . The findings provide comprehensive insights into the superconductivity limit of Li‐doped graphene.
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