We examine the effects of the partial substitution of S atoms by C and Si atoms on the superconductivity of H$_3$S with the $Im\bar{3}m$ structure at megabar pressure. The low-level substitution can fine-tune the Fermi energy to reach the electronic density-of-states peak maximizing the electron-phonon coupling. This can boost the critical temperature from the original 203 K to 289 K and 283 K, respectively, for H$_3$S$_{0.962}$C$_{0.038}$ at 260 GPa and H$_3$S$_{0.960}$Si$_{0.040}$ at 230 GPa. The former may provide an explanation for the recent experimental observation of room-temperature superconductivity in a highly compressed C-S-H system [Nature 586, 373-377 (2020)]. Our work opens a new avenue for substantially raising the critical temperatures of hydrogen-rich materials.

中文翻译：

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H3S1-Z (Z=C, Si) 中的空穴掺杂室温超导性

我们研究了 C 和 Si 原子部分取代 S 原子对具有 $Im\bar{3}m$ 结构的 H$_3$S 在兆巴压力下的超导性的影响。低能级替代可以微调费米能量以达到电子-声子耦合最大化的电子态密度峰值。对于 H$_3$S$_{0.962}$C$_{0.038}$ 在 260 GPa 和 H$_3$S$_，这可以将临界温度从最初的 203 K 分别提高到 289 K 和 283 K {0.960}$Si$_{0.040}$ 为 230 GPa。前者可以解释最近在高度压缩的 CSH 系统中对室温超导性的实验观察 [Nature 586, 373-377 (2020)]。我们的工作为大幅提高富氢材料的临界温度开辟了一条新途径。