过渡金属硫化物双层的滑动特性
材料科学
2025-11-12 v1
摘要
过渡金属硫化物 (TMDs) 因其层状结构而具有重要的固体润滑剂价值,该结构允许沿基底面轻松剪切。我们采用密度泛函理论 (DFT) 进行了关于几种 TMD 双层 (包括 MoS、MoTe、WS、WSe、VS、VSe、TaS、TaSe、TiS、TiSe、HfS、ZrS、MoSWS、MoSVS) 的滑动性能的第一性原理研究。鉴于 van der Waals (vdW) 相互作用在准确描述 TMD 双层间相互作用中所起的关键作用,我们采用了纠正 vdW 的 DFT 泛函。我们的研究确认了 vdW 效应的主导地位,通过估算间层结合能中归因于这些相互作用的比例。我们还考察了不同纠正 vdW 的 DFT 泛函对定量结果的影响。以 MoS 为基准 TMD 双层系统,我们发现大多数其他研究的 TMD 双层都表现出更强的间层键合和更大的波纹。然而,TiSe 的轮廓类似于 MoS,而有趣的是,TiS、VS 和 ZrS 的键合更弱且波纹小于 MoS。我们探讨了 TMD 双层各种性质之间的关系,特别关注润滑学与电子性质之间潜在的联系。为此,我们评估了粘结能、分离功、界面区域的电荷密度重新分布、微分电荷密度和波纹。虽然波纹及因此对滑动阻力的增加通常随着硫族元素大小的增大而增长,且通常与粘结能成正比,但其他结构、能量和电子性质之间的关系并不遵循单一明确的趋势。
引用
@article{arxiv.2511.08324,
title = {Sliding properties of Transition Metal Dichalcogenide bilayers},
author = {Pier Luigi Silvestrelli and S. Subashchandrabose and Alberto Ambrosetti and Maria Clelia Righi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.08324},
year = {2025}
}