金屬2M或1T′相過(guò)渡金屬硫族化合物（TMD）因其獨(dú)特的物理化學(xué)特性（如超導(dǎo)性、光學(xué)非線(xiàn)性和高電化學(xué)活性）引起了越來(lái)越多的興趣。然而，這些TMD是亞穩(wěn)態(tài)的，傾向于轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)穩(wěn)定的2H相。
近日，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)的官操教授和劉向曄副教授課題組，通過(guò)對(duì)2M WS2相變的系統(tǒng)研究和理論模擬，證明了超薄2M WS2的本征熱穩(wěn)定性明顯高于塊狀WS2。超薄2M TMD具有較高的本質(zhì)相穩(wěn)定性，這一成果可以減輕研究者對(duì)相變的擔(dān)憂(yōu)，激發(fā)其在各個(gè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。
研究發(fā)現(xiàn)隨著WS2的厚度從塊體減小到雙層，空氣中2M到2H的相變溫度從120°C增加到210°C。單層1T′WS2在被氧化之前可以在空氣中承受高達(dá)350°C的溫度，在轉(zhuǎn)化為1H相之前在氬氣氣氛中可以承受高達(dá)450°C的溫度。較薄的2M WS2的更高穩(wěn)定性歸因于層內(nèi)鍵的加強(qiáng)、熱導(dǎo)率的增強(qiáng)和逐層相變過(guò)程中每層平均勢(shì)壘較高。
該研究工作以“High Intrinsic Phase Stability of Ultrathin 2M WS2”為題，以西北工業(yè)大學(xué)為第一完成單位和通訊單位，發(fā)表在最新的國(guó)際頂級(jí)期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上。
圖1. Si/SiO2基底上 2M WS2的厚度相關(guān)相穩(wěn)定性
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-45676-3
（文/圖：張平婷；審核：王學(xué)文）
