调制二维(2D)晶体间的晶界(GBs)和扭曲角是实现将其用于特定应用(如莫尔激子,新兴磁性或单光子发射)的两个关键的合成挑战。近日,美国橡树岭国家实验室David B. Geohegan,Alexander A. Puretzky等报道了如何在化学气相沉积过程中从两个生长的单层MoS2晶体的碰撞和聚结中合成扭曲的二维双层。
本文要点:
1)研究发现,扭曲双层(TB)的莫尔角可以保留碰撞晶体的取向差角(θ)。作者通过扭结传播模型对TB区域的形状进行了合理化,该模型可预测聚结晶体形成的GB。
2)光谱测量揭示了具有缝合晶界晶体中与θ相关的远距离应变,以及TBs出现的锐利阈值(θ> 20°),缓解这种应变。
3)反应性分子动力学模拟表明,这种应变是由于在聚结期间沿GB的不饱和缺陷处插入了原子而导致的晶体连续生长而造成的,该过程在缺陷变为饱和状态时会自行终止。作者还通过模拟重现了沿GB晶面的原子分辨率电子显微镜观察结果,该观察结果表明这是由生长引起的远程应变引起的。
4)这些晶面与碰撞晶体的轴对齐,从而为TB的第二层生长提供了有利的成核位点,使得其扭转角保持了取向差角θ。
该工作表明,应变生成和成核对齐之间的相互作用为确定角度的TBs生长提供了一条新的合成途径。
Yiling Yu, et al. Strain-Induced Growth of Twisted Bilayers during the Coalescence of Monolayer MoS2 Crystals. ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c08516