近日，物理与光电工程学院物理学系郑飞鹏副教授课题组在二维材料的物性调控领域取得研究进展。研究生鄢雨惠和熊凌霄在凝聚态物理权威期刊《Physical Review B》上分别以第一作者发表论文一篇，题目分别为《Charge Orders in Fully Intercalated Bilayer TaSe₂: Dependence on Interlayer Stacking and Intercalation Sites》 和《Metal-to-superconductor Transition Induced by Lithium Adsorption on Monolayer 1T-Nb₂C》。以上研究基于第一性原理计算，分别揭示了碱金属吸附与自插层对母体物性的重要影响。郑飞鹏副教授为论文的唯一通讯作者。

 图1：论文在线发表页面截图

 过渡金属二硫族化合物因丰富的晶体结构与电子结构相图，成为了多序相互作用研究的理想平台。近年来，自插层技术在实验中的不断成熟，为调控和拓展该体系的电子结构相图开辟了新途径。因此，从理论计算角度深入探讨过渡金属二硫族化合物中的自插层效应，具有重要的科学意义。在第一个工作中，作者研究了自插层双层2H-TaSe₂体系的晶体结构、电子结构、声子、电声耦合以及超导电性。研究发现除实验已观测到的结构外，自插层双层2H-TaSe₂还存在两种潜在结构，表现出不同的电荷密度波行为和相近的超导转变温度。此外，自插层抑制母体中固有的电荷密度波序，并在插入层中产生层间堆垛与插入位点依赖的电荷密度波序，同时自插层体系的超导转变温度与母体相当。最后，自旋轨道耦合倾向于增加体系费米能级处的态密度，并抑制电声耦合矩阵元。

 二维MXene材料Nb₂C因其超导性可被官能团有效调控而受到广泛关注。研究显示，在Nb₂C的合成过程中易引入卤族、硫族及碱金属等杂质原子。已有理论与实验表明，卤族和硫族元素的掺杂可促进Nb₂C的金属-超导转变。然而，碱金属原子对Nb₂C的作用及其物理机制尚不清楚。因此，从理论计算的角度研究碱金属原子的调控效应，不仅有助于深入理解Nb₂C体系的物性，也可为相关实验研究提供理论支持。在第二个工作中，作者系统研究了锂原子吸附对单层Nb₂C的影响。研究结果表明，锂原子吸附后形成的Nb₂CLi₂结构在动力学和热力学上均稳定。此外，锂掺杂使Nb₂C由金属转变为临界温度约22.1 K的超导体。在双轴拉伸应变下，超导临界温度可进一步提升至24.0 K。

 以上研究，郑飞鹏副教授得到了国家自然科学基金、广东省基础研究与应用基础研究面上项目、广州市基础与应用基础项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.205437

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.094518

图文：郑飞鹏

校对：陈科球

初审：黄晶晶

终审：幸江涛