过渡金属硫族化物范德瓦耳斯异质结构中的原子重构与莫尔图案
材料科学
2020-03-23 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
范德瓦耳斯层状材料，如过渡金属硫族化物（TMDs），是一类具有弱层间键合的引人注目的材料，其使得人们能够构建范德瓦耳斯异质结构（vdWH）。近期研究表明，对层间扭转角的控制可对 vdWH 的性质产生显著影响。对于 TMD vdWH，扭转角此前仅通过刚性晶格莫尔图案来处理。迄今为止，尚未有实验报道任何原子重构，即各层内原子的重排。在此，我们证明扭转角小于 1° 的 MoSe2/WSe2 与 MoS2/WS2 的 vdWH 会发生显著的原子级重构，形成由狭窄畴壁分隔的离散公度畴，而非如先前工作所假设的平滑变化的刚性晶格莫尔图案。利用导电原子力显微镜（CAFM），我们表明两种 TMD 晶体的堆垛取向对原子重构有深远影响，这与近期关于石墨烯/石墨烯和 MoS2/MoS2 结构的理论工作以及石墨烯双层和 hBN/石墨烯 vdWH 的实验工作一致。透射电子显微镜（TEM）为 MoSe2/WSe2 结构中的原子重构提供了额外证据，并展示了大角度下的刚性晶格莫尔图案与小角度下的原子重构之间的转变。我们利用密度泛函理论计算了公度重构畴的能带结构，发现相对电子能带边的调制与 CAFM 结果以及重构 vdWH 的光致发光谱一致。TMD 异质结构中原子重构的存在及其对纳米尺度电子性质的观测影响，为这一类重要异质结构的行为提供了基础性见解。
引用
@article{arxiv.1911.12282,
title = {Atomic reconstruction and moir\'e patterns in transition metal dichalcogenide van der Waals heterostructures},
author = {Matthew R. Rosenberger and Hsun-Jen Chuang and Madeleine Phillips and Vladimir P. Oleshko and Kathleen M. McCreary and Saujan V. Sivaram and C. Stephen Hellberg and Berend T. Jonker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.12282},
year = {2020}
}
备注
22 pages, 3 figures