单层 MoS$_2$ 上 3d 过渡金属配位的趋势研究
材料科学
2021-09-21 v1 应用物理
摘要
二维材料（2DM）因其独特的光学、电子与催化性质而备受关注。这些性质可通过多种方法调控，包括替位掺杂，或如近期所展示的，通过单原子表面功能化进一步增强 2DM 的应用潜力。在此，我们从理论与实验上描述了 MoS 单层与 3d 过渡金属（TMs）之间的配位反应，探究 MoS-TMs 相互作用的本质与趋势。密度泛函理论计算、X 射线光电子能谱（XPS）与光致发光（PL）均指向 MoS-TM 配位复合物的形成，其中 3d TM 的吸附能趋势类似于弱场复合物的晶体场（CF）稳定化能。我们应用 Pearson 软硬酸碱理论与配体场理论讨论了 MoS 表面 3d TM 配位的周期趋势。我们发现，具有较高配体场稳定化能的较软酸（如 Ni）倾向于与作为软碱的 MoS 形成共价性更强的键。另一方面，较硬的酸（如 Cr）倾向于形成离子性更强的键。此外，我们研究了 XPS 与 PL 结果中观察到的电荷转移与掺杂趋势，其中 Ni 等金属导致 n 型掺杂，而 Cu 功能化导致 p 型掺杂。因此，在 TMD 表面形成配位复合物被证明是调控并理解 TMD 单原子功能化本质的一种有前景且有效的方法。
引用
@article{arxiv.2109.08734,
title = {Trends on 3d Transition Metal Coordination on Monolayer MoS$_2$},
author = {He Liu and Walner Costa Silva and Leonardo Santana Gonçalves de Souza and Amanda Garcez Veiga and Leandro Seixas and Kazunori Fujisawa and Ethan Kahn and Tianyi Zhang and Fu Zhang and Zhuohang Yu and Katherine Thompson and Yu Lei and Christiano J. S. de Matos and Maria Luiza M. Rocco and Mauricio Terrones and Daniel Grasseschi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.08734},
year = {2021}
}
备注
27 pages, 8 figures, Support Information after references section