河南省量子功能材料国际联合实验室廉朝胜老师与清华大学段文晖教授等人合作在二维过渡金属二硒化物的超导电性方面取得新进展，该工作近日以“Coexistence of Superconductivity with Enhanced Charge Density Wave Order in the Two-Dimensional Limit of TaSe₂”为题发表在国际知名期刊J. Phys. Chem. Lett.上。见J. Phys. Chem. Lett. 2019, 10, 4076−4081,文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.9b01480

近年来，层状过渡金属二硫族化合物因其新颖的二维量子态受到广泛关注，其中二硒化物2H-TaSe₂是一种典型的电荷密度波金属，且仅在极低温（T_c = 0.1 K）超导。廉朝胜老师与清华大学段文晖教授、牛津大学F. Giustino教授等人合作，采用第一性原理计算方法结合屏蔽库仑相互作用的计算，揭示在最近观测到的单层1H-TaSe₂的电荷密度波态中存在比块体显著增强的超导电性，为二维超导体的实验研究提供了理论指导。他们首先确定单层TaSe₂的3×3电荷密度波基态呈现Ta原子三角形团簇化的特征，利用该基态结构模拟得到的扫描隧道显微镜谱与实验一致。然后通过晶格动力学和屏蔽库仑相互作用的计算，发现单层电荷密度波相的电声耦合常数 l = 0.74，并预言其超导转变温度T_c比块体高出一个数量级。进一步研究表明，从块体到单层TaSe₂，随着层厚降低，电荷密度波伴随费米能级电子态密度的轻微下降得到加强，超导电性则通过大幅增加的本征电声耦合强度克服掉电荷密度波效应、自然增强的库仑排斥作用而获得提高。该工作首次揭示了二维极限下同时增强的电荷密度波和超导电性，对其它电荷密度波金属（如2H-TaS₂）的研究具有重要启示意义。