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

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. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705123

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. doi: 10.3866/PKU.WHXB201705123

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201705123

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2017/V33/I8/1514

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]	孔维恺忻, 廉靖靖, 彭超, 朱杰, 郑钰琳, 黄巍然, 张博文, 段桂芳, 马琳, 彭晓东, 马维宁, 朱素杰, 黄卓. 联用多步骤虚拟筛选方法发现具有新母核的GABA_A受体正性变构调节剂[J]. 物理化学学报, 2024, 40(1): 2302044 - .
[2]	冯磊, 朱泽敏, 杨颖, 何宗兵, 邹家丰, 李漫波, 赵燕, 伍志鲲. 长期探寻的Au₂₃(S-Adm)₁₆结构及未曾预期的掺杂效应[J]. 物理化学学报, 0, (): 2305029 - .
[3]	尚念泽, 程熠, 敖申, 姑力米热, 李梦文, 王晓愚, 洪浩, 李泽晖, 张晓艳, 符汪洋, 刘开辉, 刘忠范. 基于石墨烯光子晶体光纤的流体传感器[J]. 物理化学学报, 2022, 38(12): 2108041 - .
[4]	何文倩, 邸亚, 姜南, 刘遵峰, 陈永胜. 石墨烯诱导水凝胶成核的高强韧人造蛛丝[J]. 物理化学学报, 2022, 38(9): 2204059 - .
[5]	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, 2022, 38(5): 2005006 - .
[6]	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, 2022, 38(5): 2006064 - .
[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, 2022, 38(4): 2003046 - .
[8]	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, 2022, 38(4): 2004017 - .
[9]	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, 2022, 38(3): 2002024 - .
[10]	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, 2022, 38(1): 2011059 - .
[11]	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, 2021, 37(12): 2005010 - .
[12]	荆子君, Khai Chen Tan, 何腾, 于洋, 裴启俊, 王金涛, Wu Hui, 陈萍. 吡咯锂的合成、表征及晶体结构[J]. 物理化学学报, 2021, 37(11): 2009039 - .
[13]	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, 2021, 37(11): 2011003 - .
[14]	孙汉涛, 廖建辉, 侯士敏. 基于吡嗪连接的石墨烯电极单分子场效应晶体管[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 1906027 - .
[15]	陈文琼, 关永吉, 张姣, 裴俊捷, 张晓萍, 邓友全. 外电场作用下离子液体振动光谱变化的分子动力学模拟研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 2001004 - .

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

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

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

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

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