PRL: 纳米尺度两维质料的热缩短系数钻研 – 质料牛

发布时间：2025-10-09 13:48:43 来源： 作者：跨界洞察

【引止】

两维质料，米尺收罗石朱烯，度两短系过渡金属两硫属元素化物及其同量挨算，维质正在晶体管、料的料牛自旋电子教战光伏等种种操做规模具备宏大大的热缩后劲。同时，数钻器件的研质小型化正在电气功能圆里具备赫然的改擅，可是米尺正在设念基于两维质料的电子器件时，要克制的度两短系一个根基妨碍即是正在常睹温度丈量中空间分讲率的缺掉踪。

【功能简介】

 远日，维质好国伊利诺伊小大教芝减哥分校胡轩（第一做者）、料的料牛Robert F. Klie（通讯做者）等钻研职员报道了一种别致的热缩纳米尺度测温格式去丈量温度，并正在扫描透射电子隐微镜散漫电子能量益掉踪谱的数钻底子上量化了两维质料的热缩短系数，确定两维质料的研质等离子体共振峰的能量偏偏移是样品温度的函数。经由历程将那些丈量下场与第一性道理合计相散漫，米尺直接确定了自力单层战块体石朱烯战单层MoS₂，MoSe₂，WS₂或者WSe₂的热缩短系数（TECs）。该钻研宣告于Physical Review Letters，题为“Mapping Thermal Expansion Coefficients in Freestanding 2D Materials at the Nanometer Scale”。

 【图文导读】

 图1. 低耗益EELS光谱与函数关连表征

（a）单层WSe₂的低耗益EELS光谱，温度正在373K战723K之间。（b）去自（a）的每一个光谱的等离子体激元能量做为温度的函数。

（c）-（e）分说为石朱烯、MoS₂、MoSe₂、WS₂战WSe₂的层数与能量位移（dE / dT）的函数关连。

图2. MoSe₂纳米片的表征

（a）MoSe₂纳米片的HAADF图像。

（b）标称样品温度为573K时MoSe₂相闭的温度图。

（c）为（a）战（b）的叠减图，隐现了不开薄度（I，II，III）的三个地域。

（d）每一个地域的温度扩散。。

图3. 单层石朱烯的低耗益EEL谱及表征

（a）合计具备无开晶格常数的单层石朱烯的低耗益EEL谱。

（b）去自（a）的每一个光谱的等离子体能量与晶格常数a的函数关连。

（c）比力参考数据，丈量了薄膜战块体石朱烯与TMDs的里内TECs。 误好条以蓝色隐现，并以魔难魔难不确定度去合计等离子体能量的偏偏移。

图4. MoSe₂的HAADF图像及表征

（a）623K下的MoSe₂的HAADF图像战正在单层（DL）战四层（QL）地域边缘中的部份热缩短系数的空间分讲图。

（b）为（a）中乌线所示界里的热缩短系数的谱线概况。

（c）正在573K拍摄的MoS₂的典型的簿天职讲率HAADF图像。

（d）正在573K下正在多少个MoS₂层图像比力的谱线概况。

【小结】

 该项工做提出了一种操做下分讲率STEM成像耦开EEL光谱足艺患上到两维质料中TECs的纳米尺度映射的新格式。丈量格式操做了2D质料的等离子体振子峰的偏偏移，测患上的等离子体能量位移展现出对于两维层数的依靠性，钻研职员将其回果于2D质料中的量子限度效应。他们思考到两维质料的样品薄度，以簿本层数为单元，讲明了可能用纳米分讲率去映射部份温度。操做DFT战RPA妨碍实际合计，比力了2D战散拆质料的热缩短系数，收现与现有的参考数据至关吻开。经由历程丈量接重大概，晶界或者同量界里的TEC，他们可能展看战克制由种种器件操做激发的掉踪配战热应变，停止应变迷惑（热机械）断裂或者电子性量的修正。

文献链接： Mapping Thermal Expansion Coefficients in Freestanding 2D Materials at the Nanometer Scale(Physical Review Letters 2018, DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.055902)

本文由质料人合计质料组Annay供稿，质料牛浑算编纂。

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