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研究快讯 | 二维AlH2单层：零维电子态与超导电性共存
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Express Letter
Coexistence of zero dimensional electride state and superconductivity in AlH2 monolayer
Qiuping Yang, Xue Jiang, and Jijun Zhao
Chin. Phys. Lett. 2023, 40 (10): 107401
DOI: 10.1088/0256-307X/40/10/107401
文章亮点
采用非化学计量比策略设计了一种新型二维AlH2（[AlH2]+e-）电子化合物超导体，实现了超导态与零维电子态的共存。在应力加载条件下，其超导转变温度最高可达53 K。本工作揭示了在低维极限下，零维间隙电子态、结构稳定性和超导电性之间的关系，为设计具有高超导转变温度的电子化合物超导体提供了参考。
（a）AlH2单层和（b）AlH2单层在双轴5%应变下的晶体结构；（c）超导转变温度、电子-声子耦合常数；（d）电子能带结构；（e）电子态密度以及（f）声子色散曲线随应变的变化。
二维AlH2单层：零维电子态与超导电性共存
研究背景
电子化合物是一类独特的材料，其间隙位置存在局域的非核电子，在体系中充当“阴离子”的角色。间隙电子通常在费米能级附近形成独特的间隙能带，为调控电子性质和获得超导态提供了新的机遇。然而，目前已知的本征低维电子化合物超导体数量有限且超导转变温度通常低于10 K。因此，寻找兼备间隙电子态和超导态的新型低维电子化合物超导体在凝聚态物理和材料科学领域具有重要的研究意义。
内容简介
近日，大连理工大学赵纪军教授、蒋雪教授课题组通过非化学计量比策略，设计出二维AlH2（[AlH2]+e-））电子化合物，实现超导转变温度38 K（接近于麦克米兰极限）的本征超导态。二维AlH2的超导电性源于H主导的高电子态密度与Al声子以及Kohn异常引起的中频H声子软化模式之间的强耦合作用。与已报道的电子化合物的超导电机制不同的是，零维阴离子电子被局域在Al原子三角的间隙位置，对超导电性没有明显贡献。然而，间隙阴离子与宿主阳离子晶格之间的相互作用在稳定AlH2单层中起到至关重要的作用。在双轴临界应变下，间隙电子与宿主阳离子晶格之间的相互作用减弱，间隙电子转变为巡游电子，有利于形成稳定的库珀对，使得超导转变温度最高提升至53 K。
研究意义和重要性
该研究提出了在二维限域条件下实现高温超导体的有效策略，也为理解低维电子化合物的超导微观机制提供了有价值的见解。
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