垂直堆叠硅烯/MoS2 范德瓦尔斯异质结构力学性能的分子动力学研究
材料科学
2024-06-18 v1
摘要
硅烯是一种引人入胜的硅同素异形体，具有与石墨烯类似的蜂窝晶格结构，但几何形状略有屈曲。二硫化钼（MoS2）则是一种重要的二维过渡金属二硫属化物，已在多种应用中展现出前景。通过将不同的二维晶体堆叠在一起而形成的范德瓦尔斯异质结构，因其独特的光电和机电特性而日益重要。本研究利用分子动力学模拟，考察了垂直堆叠硅烯/MoS2 范德瓦尔斯异质结构的力学特性。特别关注了异质结构在不同加载方向和温度下的响应和结构稳定性。研究结果强调，当温度从 100K 升高到 600K 时，硅烯/MoS2 异质结构在扶手椅型和锯齿型方向上的断裂强度均下降 40%。此外，观察到杨氏模量随温度升高呈线性下降。值得注意的是，混合法则（ROM）对杨氏模量的预测值略低于模拟结果。分析揭示，在两种加载方向下，硅烯层首先断裂，在扶手椅型方向显示 ±60° 的裂纹扩展，在锯齿型方向主要显示垂直裂纹扩展，随后 MoS2 层失效。研究还表明，MoS2 层在很大程度上决定了异质结构的弹性性能，而硅烯层主要决定了异质结构的失效。这些发现提供了对硅烯/MoS2 异质结构力学性能的深入理解，对其在尖端纳米电子学和纳米力学系统中的应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2401.03139,
title = {A Molecular Dynamics Study of Mechanical Properties of Vertically Stacked Silicene/MoS2 van der Waals Heterostructure},
author = {Bishwajit Kar and Plabon Paul and Md Arshadur Rahman and Mohammad Jane Alam Khan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.03139},
year = {2024}
}
备注
The 14th International Conference on Mechanical Engineering (ICME2023)