近日,，我院博士生導(dǎo)師,、副教授安義鵬課題組在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域Top期刊《Physical Review B》上發(fā)表了題為“Superconductivity and topological properties of MgB₂-type diborides from first principles”的研究論文,。

近年來(lái),，超導(dǎo)體密度泛函理論(SCDFT)成為研究材料超導(dǎo)特性的重要方法之一,。然而,，對(duì)于材料超導(dǎo)性質(zhì)研究,，包含了較為復(fù)雜的多體相互作用,，如電聲耦合等。相比傳統(tǒng)的密度泛函理論(DFT)而言,，諸多交換-關(guān)聯(lián)泛函尚未在SCDFT中得到較為廣泛的測(cè)試,。例如，在SCDFT框架下,，常用的標(biāo)準(zhǔn)PBE泛函嚴(yán)重低估了經(jīng)典高溫超導(dǎo)體MgB₂的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度,，即理論值為22K [Phys. C: Supercond. 456, 45 (2007)]，而實(shí)驗(yàn)值為39K [Nature (London) 410, 63 (2001)] ,。這一問(wèn)題持續(xù)十余年尚未完美解決,。該文測(cè)試了多種泛函方法，找到一種較為精確求解MgB₂及其類似結(jié)構(gòu)MB₂ (M為Ta,、Nb,、V)二硼化物超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的泛函方法，即考慮范德華修正的OptB88-vdW泛函,。該泛函精確地給出了MgB₂的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為39.3K, 與實(shí)驗(yàn)值非常吻合,，其他包含過(guò)渡金屬的MB₂二硼化物超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的求解需要進(jìn)一步包含自旋擾動(dòng)修正。而且,，此類MgB₂型二硼化物表現(xiàn)出拓?fù)浞瞧接沟男再|(zhì),。該文為采用從頭算方法研究范德華層狀材料的超導(dǎo)和拓?fù)湫再|(zhì)提供了有用指導(dǎo)。

圖 1. MgB₂型二硼化物的超導(dǎo)性質(zhì)

圖 2. MgB₂型二硼化物的表面態(tài)

安義鵬副教授為該論文第一作者和通訊作者,，美國(guó)加州大學(xué)Irvine分校Ruqian Wu教授和中國(guó)科學(xué)院物理研究所劉伍明研究員為共同通訊作者,。此項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中原青年拔尖人才,、河南省自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金,、河南省高?？萍紕?chuàng)新人才基金等項(xiàng)目支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.134510

(物理學(xué)院 安義鵬 張浩興)