Полуметаллические состояния кристаллического молекулярного водорода при высоких давлениях

Получены полуметаллические состояния кристаллического молекулярного водорода при температуре 100 К в диапазоне давлений от 410 до 626 ГПа. Для анализа характера проводимости проводится расчет 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 является частично незаполненной, а зона проводимости – частично заполненной, что является характерным признаком полуметалла. При давлении 302 ГПа кристаллический молекулярный водород со структурой 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.