近日，我院博士生导师、副教授安义鹏课题组在凝聚态物理领域Top期刊《Physical Review B》上发表了题为“Superconductivity and topological properties of MgB2-type diborides from first principles”的研究论文。
近年来，超导体密度泛函理论(SCDFT)成为研究材料超导特性的重要方法之一。然而，对于材料超导性质研究，包含了较为复杂的多体相互作用，如电声耦合等。相比传统的密度泛函理论(DFT)而言，诸多交换-关联泛函尚未在SCDFT中得到较为广泛的测试。例如，在SCDFT框架下，常用的标准PBE泛函严重低估了经典高温超导体MgB2的超导转变温度，即理论值为22K [Phys. C: Supercond. 456, 45 (2007)]，而实验值为39K [Nature (London) 410, 63 (2001)] 。这一问题持续十余年尚未完美解决。该文测试了多种泛函方法，找到一种较为精确求解MgB2及其类似结构MB2 (M为Ta、Nb、V)二硼化物超导转变温度的泛函方法，即考虑范德华修正的OptB88-vdW泛函。该泛函精确地给出了MgB2的超导转变温度为39.3K, 与实验值非常吻合，其他包含过渡金属的MB2二硼化物超导转变温度的求解需要进一步包含自旋扰动修正。而且，此类MgB2型二硼化物表现出拓扑非平庸的性质。该文为采用从头算方法研究范德华层状材料的超导和拓扑性质提供了有用指导。
图 1. MgB2型二硼化物的超导性质
图 2. MgB2型二硼化物的表面态
安义鹏副教授为该论文第一作者和通讯作者，美国加州大学Irvine分校Ruqian Wu教授和中国科学院物理研究所刘伍明研究员为共同通讯作者。此项研究得到了国家自然科学基金、中原青年拔尖人才、河南省自然科学基金优秀青年基金、河南省高校科技创新人才基金等项目支持。
文章链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.134510
(物理学院 安义鹏 张浩兴)