准范德华外延的通用热力学框架
材料科学
2025-12-29 v1
摘要
范德华 (vdW) 外延通常被认为是由弱的、各向同性相互作用驱动的无旋转、无应变的生长模式，然而许多界面却反常地表现出严格锁定的取向，违背了标准的表面能模型。我们通过为 2D-3D 系统建立一个统一的定量框架解决了这一矛盾，在该框架中，强的静电和化学相互作用与熵力相互竞争。我们引入了一个双层描述符集——预测指数 (I_pre) 和热力学锁定判据 (I_lock)——以量化锁定外延的能量充分性。我们的理论准确预测了 2D-3D 系统内界面处的竞争性相互作用，精确表征了外延层是经历自由生长还是被限制在锁定生长模式中，并展示出与各种实验观察结果的稳健一致性。该框架在单相图中统一了 3D-on-2D 薄膜中的取向选择和 2D-on-3D 层中的旋转锁定。我们的工作为控制广泛层状异质结构中的外延取向提供了一条可推广的、具有预测性的途径。
引用
@article{arxiv.2512.21833,
title = {Universal thermodynamic framework for quasi-van der Waals epitaxy},
author = {Renhong Liang and Mao Ye and Renkui Zheng and Jianhua Hao and Haitao Huang and Longlong Shu and Shanming Ke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.21833},
year = {2025}
}
备注
23 pages, 5 figures