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]	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 .
[5]	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 .
[6]	乔成芳,吕磊,许文风,夏正强,周春生,陈三平,高胜利. 三维无溶剂含能Ag-MOF的制备、热分解动力学及爆炸性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(6): 1905085 -0 .
[7]	王磊, 孙毯毯, 闫娜娜, 刘晓娜, 马超, 徐舒涛, 郭鹏, 田鹏, 刘中民. 不同结构导向剂合成不同硅含量SAPO-34分子筛的酸性质[J]. 物理化学学报, 0, (): 2003046 -0 .
[8]	李海霞,王纪伟,焦丽芳,陶占良,梁静. 碳包覆纳米SnSb合金作为高性能钠离子电池负极材料[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1904017 -0 .
[9]	纪毅, 梁力鑫, Changmiao Guo, 包信和, Tatyana Polenova, 侯广进. 固体核磁共振高速魔角旋转条件下对称性脉冲零量子同核重耦技术[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1905029 -0 .
[10]	刘小龙, 王强, 王超, 徐君, 邓风. Silicalite-1分子筛氢键诱导晶化机制的固体核磁共振研究[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1905035 -0 .
[11]	邓静,马涛,常自伟,赵伟静,杨俊. 基于固体核磁共振方法的蛋白质组装体三维结构解析[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1905019 -0 .
[12]	李玉红,吴新平,刘聪,王萌,宋本腾,郁桂云,杨刚,侯文华,龚学庆,彭路明. 部分还原二氧化钛的NMR和EPR研究[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1905021 -0 .
[13]	李超, 沈明, 胡炳文. 面向金属离子电池研究的固体核磁共振和电子顺磁共振方法[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1902019 -0 .
[14]	李诗涵,赵侦超,李世坤,邢友东,张维萍. DFT计算结合固体NMR研究富铝SSZ-13的铝分布和Brønsted酸性[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1903021 -0 .
[15]	石峰,胡丽丽,任进军,杨秋红. 固体核磁共振研究碱土金属磷硅酸盐玻璃的六配位硅结构[J]. 物理化学学报, 2020, 36(4): 1902018 -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

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

单层MoS2(1-x)Se2x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 MoS2(1-x)Se2x Alloy

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 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