二维氢化磷碳化物 HPC$_{3}$ 中的声子介导超导性

近年来，报道了超高压下的三维（3D）高温超导体，典型例子如多氢化物 H$_{3}$S、LaH$_{10}$ 和 YH$_{9}$ 等。在常压下寻找二维（2D）高温超导体是另一研究热点。本文基于第一性原理计算研究了氢化单层磷碳化物的可能超导性。结果表明，单层 PC$_{3}$ 在氢化后由半导体转变为金属。有趣的是，C-$\pi$ 成键带对费米能级处的态贡献最大。基于电子-声子耦合机制，发现 HPC$_{3}$ 的电子-声子耦合常数为 0.95，主要源于 C-$\pi$ 电子与 C 和 H 的面内振动模式的耦合。计算得到的临界温度 $T_{c}$ 为 31.0 K，高于大多数二维超导体。通过进一步施加 3$\%$ 的双轴拉伸应变，$T_{c}$ 可提升至 57.3 K，超过 McMillan 极限。因此，氢化和应变是提高二维材料超导 $T_{c}$ 的有效途径。