近日，理工学院物理学系郑飞鹏副教授指导的研究生骆恬恬在过渡金属化合物自插层效应的研究中取得进展。其相关成果以共同第一作者身份分别在物理学TOP期刊《Physical Review B》（以Letter的形式）、以及著名期刊《Advanced Materials》 上发表。PRB Letter是美国物理学会于2021年推出的PRB发表形式，用于替代原先的Rapid Communication，发表少数凝聚态物理研究中具有高度原创性和重要性的工作。

丰富固体材料的相图并理解其中多种相间的相互作用对于理解该体系的量子物性、扩展其应用潜力具有重要意义。过渡金属硫族化合物本身蕴含着丰富的电子结构相图。近期有研究工作表明在这类体系生长过程中，可通过控制金属与非金属原子的相对化学势使得金属原子自发嵌入体系的范德瓦尔斯间隙中，形成自插层过渡金属化合物。考虑到插层原子能调控母体的层间耦合并进入电荷掺杂，那么自插层形成，会对母体的量子物性产生怎样的影响？能否进一步丰富体系的相图？

本工作聚焦于电荷密度波与超导共存的双层2H-TaS₂体系，利用第一性原理计算研究自插层对该体系物性的影响。研究结果表明当Ta原子嵌入到双层TaS₂体系并完全占据层间八面体位置时，母体体系原本具有的3×3电荷密度波将被抑制，并伴随着插层Ta原子内2×1电荷密度波序的形成，对应准一维的Ta原子链。同时，由于费米能级处电子态密度的减小与电子态间耦合的增强，这两种竞争效应，使得自插层体系具有与母体相当的超导转变温度。通过施加应力，可以使得体系在非电荷密度波序、2×1和2×2电荷密度波序间转变。

2020级凝聚态物理专业研究生骆恬恬与物理学系张茂平老师为该论文共同第一作者，郑飞鹏副教授与史继富教授为论文的共同通讯作者。论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.107.L161401

此外，郑飞鹏副教授课题组还与北京大学张艳锋教授等课题组合作，通过理论结合计算的方式研究了过渡金属硫化物FeSe₂由于自插层导致的铁磁转变。成果以《Composition-Controllable Syntheses and Property Modulations from 2D Ferromagnetic Fe₅Se₈ to Metallic Fe₃Se₄ Nanosheets》为题发表在著名期刊《Advanced Materials》。

在实验中，合作者采用化学气相沉积法制备了具有铁自插层结构的新型硒化铁纳米材料，通过调控铁插层的比例，获得了具有室温铁磁特性的二维硒化铁材料。骆恬恬同学的第一性原理计算表明由于插层Fe与母体Fe间自旋密度的转移，导致原本无磁性的FeSe₂体系发生铁磁转变。

张艳锋教授课题组博士后郇亚欢、暨南大学理工学院物理学系研究生骆恬恬和北京大学赵晓续研究员课题组博士后韩小藏为共同第一作者，北京大学张艳锋、王健教授和清华大学王立莉副研究员为该论文的共同通讯作者。文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202207276。

在以上工作中，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。