单层MoS2(1-x)Se2x合金材料中硒原子的晶界择优掺杂和富集

doi:10.3866/PKU.WHXB201705123

物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (8): 1514-1519.doi: 10.3866/PKU.WHXB201705123

单层MoS_2(1-x)Se_2x合金材料中硒原子的晶界择优掺杂和富集

吕丹辉,朱丹诚,金传洪*()

浙江大学材料科学与工程学院,硅材料国家重点实验室,杭州310027

收稿日期:2017-03-27 发布日期:2017-06-14
通讯作者: 金传洪 E-mail:chhjin@zju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51472215);国家自然科学基金(51222202)

Preferential Substitution of Selenium along the Grain Boundaries in Monolayer MoS_2(1-x)Se_2x Alloy

Dan-Hui LÜ,Dan-Cheng ZHU,Chuan-Hong JIN*()

State Key Laboratory of Silicon Materials, School of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, P. R. China

Received:2017-03-27 Published:2017-06-14
Contact: Chuan-Hong JIN E-mail:chhjin@zju.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(51472215);the National Natural Science Foundation of China(51222202)

摘要/Abstract

摘要：

采用球差校正扫描透射电子显微镜（STEM）研究化学气相沉积法制备的二维MoS_2（1-x）Se_2x合金材料中Se元素掺杂、取代的微观过程和机理。定量和统计STEM表征结果发现：Se原子晶界处富集显著，晶界处Se元素含量远高于晶畴内部。进一步研究表明晶界中掺杂取代Se原子的浓度和分布与晶界结构密切相关。主要与晶界处的局域畸变及其诱导的反应活性有关。该结果对于二维过渡金属硫族化物合金体系的可控合成及应用拓展具有重要意义。

关键词: MoS_2(1-x)Se_2x合金, 晶界富集, 原子分辨扫描透射电子显微镜

Abstract:

We report a microscopic study on the process for the substitution of selenium into monolayer molybdenum disulfide via a joint CVD-STEM characterization. Results from quantitative and statistic STEM reveal that the concentration of Se atoms in grain boundaries is much higher than that in intra-domains of monolayer MoS_2(1-x)Se_2x alloy. In-depth analysis finds that Se atoms are enriched in the distorted regions due to presence of dislocation cores on the grain boundary, which can be further understood by considering the difference of chemical reactivity for doping reaction in different types of grain boundaries with different symmetry and different misorientation angles. Our results pave the way towards the controlled growth of alloyed two-dimensional transition metal dichalcogenide materials with a high precision, and their further applications.

Key words: MoS_2(1-x)Se_2x alloy, Grain boundary enrichment, Atomic-resolution scanning transmission electron microscopy

MSC2000:

O641

吕丹辉,朱丹诚,金传洪. 单层MoS_2(1-x)Se_2x合金材料中硒原子的晶界择优掺杂和富集[J]. 物理化学学报, 2017, 33(8): 1514-1519.

Dan-Hui LÜ,Dan-Cheng ZHU,Chuan-Hong JIN. Preferential Substitution of Selenium along the Grain Boundaries in Monolayer MoS_2(1-x)Se_2x Alloy[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2017, 33(8): 1514-1519.

参考文献

1	Chhowalla M. ; Shin H. S. ; Eda G. ; Li L. J. ; Loh K. P. ; Zhang H. Nat. Chem. 2013, 5, 263.
2	Dolui K. ; Rungger I. ; Sanvito S. Phys. Rev. B 2013, 87, 165402.
3	Mak K. F. ; Lee C. ; Hone J. ; Shan J. ; Heinz T. F. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 136805.
4	Radisavljevic B. ; Radenovic A. ; Brivio J. ; Giacometti i. V. ; Kis A. Nat.Nanotechnol. 2011, 6, 147.
5	Wang Q. H. ; Kalantar-Zadeh K. ; Kis A. ; Coleman J. N. ; Strano M. S. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 699.
6	Yin Z. ; Li H. ; Li H. ; Jiang L. ; Shi Y. ; Sun Y. ; Lu G. ; Zhang Q. ; Chen X. ; Zhang H. ACS Nano 2011, 6, 74.
7	Lee H. S. ; Min S. W. ; Chang Y. G. ; Park M. K. ; Nam T. ; Kim H. ; Kim J. H. ; Ryu S. ; Im S. Nano Lett. 2012, 12, 36950.
8	Splendiani A. ; Sun L. ; Zhang Y. ; Li T. ; Kim J. ; Chim C. Y. ; Galli G. ; Wang F. Nano Lett. 2010, 10, 1271.
9	Yoon Y. ; Ganapathi K. ; Salahuddin S. Nano Lett. 2011, 11, 3768.
10	Liu H. ; Peide D. Y. IEEE Electron Device Letters 2012, 33, 546.
11	Radisavljevic B. ; Whitwick M. B. ; Kis A. ACS Nano 2011, 5, 9934.
12	Duan X. ; Wang C. ; Fan Z. ; Hao G. ; Kou L. ; Halim U. ; Li H. ; Wu X. ; Wang Y. ; Jiang J. Nano Lett. 2015, 16, 264.
13	Gong Y. ; Liu Z. ; Lupini A. R. ; Shi G. ; Lin J. ; Najmaei S. ; Lin Z. ; Elías A. L. ; Berkdemir A. ; You G. Nano Lett. 2013, 14, 442.
14	Huang Y. L. ; Chen Y. ; Zhang W. ; Quek S. Y. ; Chen C. H. ; Li L. J. ; Hsu W. T. ; Chang W. H. ; Zheng Y. J. ; Chen W. Nat.Commun. 2015, 6, 6298.
15	Li X. ; Lin M. W. ; Basile L. ; Hus S. M. ; Puretzky A. A. ; Lee J. ; Kuo Y. C. ; Chang L. Y. ; Wang K. ; Idrobo J. C. Adv. Mater. 2016, 28, 8240.
16	Mann J. ; Ma Q. ; Odenthal P. M. ; Isarraraz M. ; Le D. ; Preciado E. ; Barroso D. ; Yamaguchi K. ; von Son Palacio G. ; Nguyen A. Adv. Mater. 2014, 26, 1399.
17	Wang X. S. ; Xie L. M. ; Zhang J. Acta Chim. Sin. 2015, 73, 886.
17	王新胜; 谢黎明; 张锦. 化学学报, 2015, 73, 886.
18	Liu X. ; Wu J. ; Yu W. ; Chen L. ; Huang Z. ; Jiang H. ; He J. ; Liu Q. ; Lu Y. ; Zhu D. ; Liu W. ; Cao P. ; Han S. ; Xiong X. ; Xu W. ; Ao J. P. ; Ang K. W. ; He Z. Adv. Funct. Mater. 2017, 1606469-n/a
19	Feng Q. ; Zhu Y. ; Hong J. ; Zhang M. ; Duan W. ; Mao N. ; Wu J. ; Xu H. ; Dong F. ; Lin F. Adv. Mater. 2014, 26, 2648.
20	Huang B. ; Yoon M. ; Sumpter B. G. ; Wei S. H. ; Liu F. Phys. Rev. Lett. 2015, 115, 126806.
21	Chen Y. ; Xi J. ; Dumcenco D. O. ; Liu Z. ; Suenaga K. ; Wang D. ; Shuai Z. ; Huang Y. S. ; Xie L. ACS Nano 2013, 7, 4610.
22	Chen F. ; Luo X. ; Xiao R. ; Lu W. ; Zhang B. ; Yang H. ; Li J. ; Pei Q. ; Shao D. ; Zhang R. Appl. Phys. Lett. 2016, 108, 162601.
23	Ramasubramaniam A. ; Naveh D. Phys. Rev. B 2013, 87, 195201.
24	Lee Y. H. ; Zhang X. Q. ; Zhang W. ; Chang M. T. ; Lin C. T. ; Chang K. D. ; Yu Y. C. ; Wang J. T. W. ; Chang C. S. ; Li L. J. Adv. Mater 2012, 24, 2320.
25	van der Zande A. M. ; Huang P. Y. ; Chenet D. A. ; Berkelbach T.C. ; You Y. ; Lee G. H. ; Heinz T. F. ; Reichman D. R. ; Muller D.A. ; Hone J. C. Nat. Mater. 2013, 12, 554.
26	Sutton A. P. ; Balluffi R. W. Interfaces in Crystalline Materials British: Claroten Press, 1995, 426.
27	Zhou W. ; Zou X. ; Najmaei S. ; Liu Z. ; Shi Y. ; Kong J. ; Lou J. ; Ajayan P. M. ; Yakobson B. I. ; Idrobo J. C. Nano Lett. 2013, 13, 2615.
28	Zou X. ; Liu Y. ; Yakobson B. I. Nano Lett. 2013, 13, 253.
29	Read W. ; Shockley W. Phys. Rev. 1950, 78, 275.
30	Yazyev O. V. ; Louie S. G. Phys. Rev. B 2010, 81, 195420.
31	Yakobson B. I. ; Ding F. ACS Nano 2011, 5, 1569.
32	Yazyev O. V. ; Chen Y. P. Nat.Nanotechnol. 2014, 9, 755.
33	Najmaei S. ; Liu Z. ; Zhou W. ; Zou X. ; Shi G. ; Lei S. ; Yakobson B. I. ; Idrobo J. C. ; Ajayan P. M. ; Lou J. Nat. Mater. 2013, 12, 754.
34	Gibb A. L. ; Alem N. ; Chen J. H. ; Erickson K. J. ; Ciston J. ; Gautam A. ; Linck M. ; Zettl A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6758.
35	Shi Y. ; Zhou W. ; Lu A. Y. ; Fang W. ; Lee Y. H. ; Hsu A. L. ; Kim S. M. ; Kim K. K. ; Yang H. Y. ; Li L. J. Nano Lett. 2012, 12, 2784.
36	Zou X. ; Yakobson B. I. Small 2015, 11, 4503.

[1]	刘苗苗, 王文娟, 郝秀萍, 董晓燕. Aβ40和hIAPP在溶液和表面的成核与交叉成核聚集行为[J]. 物理化学学报, 0, (): 2002024 -0 .
[2]	周蔚, 李运超, 范楼珍, 李晓宏. 硫黄素T与侧翼连接双链DNA的G-四链体高特异性作用[J]. 物理化学学报, 0, (): 2004017 -0 .
[3]	林锦亮, 张雅敏, 张浩力. 单分子器件中的新颖静电场效应[J]. 物理化学学报, 0, (): 2005010 -0 .
[4]	卢浩然, 魏雅清, 龙闰. 纳米孔缺陷导致单层黑磷电荷局域极大抑制非辐射电子-空穴复合的时域模拟[J]. 物理化学学报, 0, (): 2006064 -0 .
[5]	荆子君, Khai Chen Tan, 何腾, 于洋, 裴启俊, 王金涛, Hui Wu, 陈萍. 吡咯锂的合成、表征及晶体结构[J]. 物理化学学报, 0, (): 2009039 -0 .
[6]	梁涛, 王斌. 层间共价增强石墨烯材料的构筑、性能与应用[J]. 物理化学学报, 0, (): 2011059 -0 .
[7]	叶耀坤, 胡宗祥, 刘佳华, 林伟成, 陈涛文, 郑家新, 潘锋. 锂离子电池正极材料中的极化子现象理论计算研究进展[J]. 物理化学学报, 0, (): 2011003 -0 .
[8]	刘子义, 夏苗仁, 柴之芳, 王东琪. 镎(Ⅳ)、镅(Ⅲ)、锔(Ⅲ)的AMBER力场参数化及评估[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 1908035 -0 .
[9]	程鹏坤, 李云川, 常帅. 单分子电导测量技术及其影响因素[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 1909043 -0 .
[10]	孟庆国, 刘昌岭, 李承峰, 郝锡荦, 胡高伟, 孙建业, 吴能友. 常见客体分子对笼型水合物晶格常数的影响[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 1910010 -0 .
[11]	张宗辉, 任进军, 胡丽丽. 利用固态核磁共振研究100LiO_1/2-(100-x)PO_5/2-xTeO₂快离子导电玻璃的结构[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 2001048 -0 .
[12]	肖雪珠, 曹小芳, 赵东波, 荣春英, 刘述斌. 运用概念密度泛函理论和信息论方法定量描述胺类分子的分子碱度[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 1906034 -0 .
[13]	Zhang Chengcheng, Crisci Ralph, Chen Zhan. 原位探测防污高分子材料与液体界面的分子结构[J]. 物理化学学报, 2020, 36(10): 1910003 -0 .
[14]	杨亚梅, 伦会洁, 龙腊生, 孔祥建, 郑兰荪. 稀土-钛氧簇合物EuTi₆，EuTi₇和La₂Ti₁₄的可控合成[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9): 1912007 -0 .
[15]	彭景淞, 程群峰. 仿鲍鱼壳石墨烯多功能纳米复合材料[J]. 物理化学学报, 0, (): 2005006 -0 .

单层MoS_2(1-x)Se_2x合金材料中硒原子的晶界择优掺杂和富集

Preferential Substitution of Selenium along the Grain Boundaries in Monolayer MoS_2(1-x)Se_2x Alloy

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