如何通过扭转和堆叠工程TMDC双层材料和异质结构中的电子相变？——第一性原理方法
材料科学
2025-03-13 v2
摘要
层状二维材料具有独特的性质，拓展了材料设计的机会。我们研究了MX过渡金属硫化物(TMDs)（M = Mo, W; X = S, Se, Te）在不同堆叠和扭转角度下的同层和异构双层材料。扭转双层材料引入莫尔纹图案，显著改变电子性质。采用带范围混合泛函的第一性原理密度泛函理论(DFT)，我们检查了30种MX数组合，揭示了堆叠和组成如何影响稳定性和带隙能量(E)。值得注意的是，MoTe/WSe异质结构在60°位移下保持直接带隙，凸显其在应用中的潜力。在低应变条件下，单层材料展现出多样化的堆叠依赖电子行为，其中MoS、WS和WSe在特定扭转角度下在直接带隙和间接带隙之间转换。MoS甚至可以在半导体和金属状态之间切换。在扭转WS和WSe双层材料中，临界扭转角(17.9°, 42.1°, 77.9°, 和102.1°)产生对称的莫尔纹图案，带隙可调。我们的发现强调，控制异质结构和扭转角度是工程化学性质的强大策略，为下一代材料提供了路径。
引用
@article{arxiv.2405.06096,
title = {How Can We Engineer Electronic Transitions Through Twisting and Stacking in TMDC Bilayers and Heterostructures? A First-Principles Approach},
author = {Yu-Hsiu Lin and William P. Comaskey and Jose L. Mendoza-Cortes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.06096},
year = {2025}
}
备注
10 pages, 6 figures