LaRu2P2 malzemesinin fiziksel özelliklerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak incelenmesi

ThCr2Si2-tipi yapıda kristalleşen LaRu2P2 malzemesininin yapısal, elektronik, titreşim ve elektron-fonon özellikleri Yoğunluk Fonksiyonel Teoresinin Genelleştirilmiş Gradyen Yaklaşımı kullanılarak incelendi. Hesaplanan yapısal parametreler ile daha önceki deneysel verilerin çok iyi uyum gösterdiği gözlemlendi. LaRu2P2'nin atomik yapısı iki-boyutlu olmasına rağmen, c-ekseni boyunca elektronik band yapısının Fermi seviyesi yakınlarında gösterdiği dağılım üç-boyutlu elektronik yapıda olduğunu gösterdi. Fermi seviyesi yakınlarında toplam ve kısmi elektronik durum yoğunluğuna ana katkı Rutenyum atomlarından geldiği gözlemlendi. Bu durum LaRu2P2 malzemesinin elektronik ve süperiletkenlik özelliklerinde aktif rolün Rutenyum atomundan kaynaklandığını gösterdi. LaRu2P2 malzemesinin titreşim özellikleri, önceden hesaplanan yapısal ve elektronik özellikler yardımıyla Yoğunluk Fonksiyonel Teorisinin Doğrusal Tepki Metodu kullanılarak elde edildi. Titreşim özellikleri incelendiğinde bütün modların pozitif değere sahip olması bize LaRu2P2 malzemesinin dinamik olarak kararlı olduğunu gösterdi. LaRu2P2 malzemesinin titreşim özellikleri incelendiğinde Γ-G1-Z yönünde Boyuna Akustik (LA) ve Birinci Enine Akustik (TA1) modlarının, Γ-N yönünde ise TA1 modunun beklenmedik dağılım gösterdi. Bu beklenmedik fonon davranışları ortalama elektron-fonon etkileşim parametresine büyük bir katkı yapmaktadırlar. Elekron-fonon etkileşim matris elementleri ve fonon spektrumu kullanılarak LaRu2P2'nin Eliashberg spektral fonksiyonu hesaplandı. Bu fonksiyonun analizi bize akustik fonon modlarının fonon saçılmalarında büyük rol oynadığını gösterdi. LaRu2P2 için elektron-fonon etkileşim parametresi 0,85 olarak bulundu. Bu sonuç bize bu materyalde süperiletkenliğin elektron-fonon etkileşiminden kaynaklandığını gösterdi. Özel olarak Rutenyum ile ilişkili titreşim modları elektron-fonon etkileşim parametresine büyük katkı yapmaktadır. Bunun nedeni Rutenyumun d orbitallerinin Fermi enerjisine yakın bölgede yoğunlaşmasıdır. Son olarak elektronik özgül ısı katsayısı 10,5 mJ/(mol.K^2 ) olarak bulundu. Bu sonuç deneysel değer olan 11,5 mJ/(mol.K^2 ) ile uyum içerisindedir. Kısacası Yoğunluk Fonksiyonel Teorisinin LaRu2P2'de süperiletkenliğin orijinini açıklamada başarılı olmuştur.