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(纯计算)西安交通大学张胜利团队Adv. Funct. Mater.: 单层过渡金属硫族化物中的半导体-金属转变

时间：2023-01-17 来源： 浏览：

(纯计算)西安交通大学张胜利团队Adv. Funct. Mater.: 单层过渡金属硫族化物中的半导体-金属转变

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2023年1月10日，Adv. Funct. Mater.在线发表了西安交通大学张胜利教授课题组的研究论文，题目为《Potential-Driven Semiconductor-to-Metal Transition in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides》。

作者采用一种新的方法，即固定电势法(fixed-potential method, FPM )，研究了单层过渡金属硫族化物中由电势驱动的半导体到金属的转变。在相同电压下，半导体相和金属相由于其不同的电子性质而被不同地充电。 通过在半导体相和金属相中注入 不相等的电子 来模拟 电势驱动相变过程 。不等电子的注入更符合实际的实验过程，尽管理论上等电子注入也能诱导相变。选择MoTe2作为一个典型的例子来研究其物理机制。 当固定电极电势高于零电荷电势时， 过量的电子 被注入到金属1T’相中而不是半导体2H相，从而稳定了1T’相 。此外，电荷转移波动的电势依赖动力学表明， 增加电极电势会降低2H→1T’转变过程的动力学势垒 。计算的相对转换电压为2.5 V，与实验结果吻合较好，证明了FPM的有效性。这项研究提供了对电势驱动半导体到金属相变的新见解，并为恒压条件下的研究提供了新的理论方法。

图1 半导体-金属转变示意图、晶体结构、轨道逐步填充示意图和相对势能演变
图2  相变NEB路径、电子数变化和动力学势垒
图3 电子数变化和相对能量的依赖性
图4 轨道投影电子数变化和差分电荷密度

图5 d轨道投影态密度

【 论文链接 】
Zhang, Q., Zhang, Y., Gao, G. et al. Potential-Driven Semiconductor-to-Metal Transition in Monolayer Transition Metal Dichalcogenides. Adv. Funct. Mater ., 2023 , 33, 2208736. https://doi.org/10.1002/adfm.202208736

【其他相关文献】

[1] Song, S., Keum, D.H., Cho, S. et al. Room Temperature Semiconductor–Metal Transition of MoTe2 Thin Films Engineered by Strain.  Nano Lett ., 2016 , 16, 188. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b03481
[2] Li, Y., Duerloo, KA., Wauson, K. et al. Structural semiconductor-to-semimetal phase transition in two-dimensional materials induced by electrostatic gating. Nat. Commun ., 2016 , 7, 10671. https://doi.org/10.1038/ncomms10671

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