中國(guó)科大揭示二維異質(zhì)結(jié)界面自發(fā)彎曲的原理

近日，中國(guó)科大蘇州高等研究院鐘志誠(chéng)老師課題組在二維異質(zhì)結(jié)界面結(jié)構(gòu)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Spontaneous curvature in two-dimensional van der Waals heterostructures”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊Nature Communications上。 >MKj~Ud  
二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)由不同性質(zhì)的二維晶體組成，是新一代2D電子設(shè)備的基石。這些異質(zhì)結(jié)構(gòu)中界面的形成不可避免地破壞了塊體材料的對(duì)稱(chēng)性和結(jié)構(gòu)連續(xù)性，導(dǎo)致原子重排和新的電子結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。基于此，鐘志誠(chéng)團(tuán)隊(duì)提出了“自發(fā)彎曲”模型，用以解釋二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)中原子重排導(dǎo)致的面外起伏。這種彎曲是由堆疊能量和變形能量之間的競(jìng)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)的，與平面內(nèi)應(yīng)變無(wú)關(guān)。通過(guò)深度勢(shì)能輔助的分子動(dòng)力學(xué)模擬，他們觀察到石墨烯/氮化硼異質(zhì)結(jié)中顯著的面外起伏（3.8 Å），并形成了莫爾圖案。在莫爾圖案的疇和疇界中，面外彎曲的曲率表現(xiàn)出相反的符號(hào)，導(dǎo)致了疇的擴(kuò)張和疇界的壓縮。這種曲率在熱漲落和有轉(zhuǎn)角的情況下仍然保持穩(wěn)定。計(jì)算表明二維異質(zhì)結(jié)的自發(fā)彎曲對(duì)外加應(yīng)力敏感，會(huì)影響其機(jī)械性質(zhì)，可能在量子模擬、光電子設(shè)備和低摩擦連接器等應(yīng)用中發(fā)揮作用。 UlXxG|