磷烯烃在不同原始及氧化金属基底上的附着能

黑磷和其单层构件——磷烯，已成为具有显著润滑性能的前沿二维材料。然而，近期实验发现，其润滑性能会随基底条件而变化。本文采用密度泛函理论计算，量化了原始磷烯和氧化磷烯单层膜在 various 金属基底（铝、铜、铁、铬）及其对应氧化物 ($\mathrm{Al_2O_3}$, $\mathrm{Cu_2O}$, $\mathrm{Fe_2O_3}$, $\mathrm{Cr_2O_3}$) 上的附着能，并将这些界面性能与实验观察到的润滑行为相关联。结果表明，氧化磷烯相对于所有基底的附着能均高于原始磷烯，这归因于氧原子非键态与基底空轨道之间的有利相互作用。附着能在原始金属上系统性地优于其对应氧化物，铬和铁表现出特别强的相互作用，由于其部分填满的 3d 轨道。该结果与在铁基底上划痕后减小的系数摩擦系数（即去除了表面氧化层）相符。电荷再分布与附着能及电子结构分析揭示了系统相关的界面键合特征，部分配置可诱导出磷烯的金属性特征。本研究为理解黑磷基底依赖性润滑性能提供了基本性见解，突显了层-基底附着作用的关键作用。