程志海課題組發(fā)展和利用新型多頻靜電力顯微術(shù)實(shí)現(xiàn)二維原子晶體界面應(yīng)變調(diào)控的成像研究
中國(guó)人民大學(xué)物理學(xué)系程志海教授、季威教授等與北京理工大學(xué)宇航學(xué)院、大阪大學(xué)工學(xué)院應(yīng)用物理系等合作，發(fā)展和利用多頻靜電顯微術(shù)（Multiharmonic
Electrostatic Force Microscopy, MH-EFM）、接觸共振原子力顯微術(shù)（Contact Resonance Atomic
Force Microscopy, CR-EFM）等，成功實(shí)現(xiàn)了二維原子晶體界面應(yīng)變調(diào)控結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的成像研究。該成果于2020年9月發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)納米（ACSNANO）雜志上。
圖1 （a-c）二維材料在不同尺度下的俯視和側(cè)視圖。在宏觀與介觀尺度下，邊界不會(huì)影響材料的對(duì)稱(chēng)性，薄膜對(duì)稱(chēng)性由其幾何形狀決定，即具有六重對(duì)稱(chēng)性。在納米尺度下，邊界和原子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性導(dǎo)致薄膜的對(duì)稱(chēng)性降低，即具有三重對(duì)稱(chēng)性。（d）密度泛函理論（DFT）模擬的模型示意圖。（e-f）在外界各向同性的壓力下，不同區(qū)域（Zigzag和Klein區(qū)）體現(xiàn)出不同的位移、力學(xué)和電學(xué)特性。
Philip W. Anderson 認(rèn)為：對(duì)稱(chēng)性在物理學(xué)當(dāng)中起著極其重要的作用。在凝聚態(tài)體系，對(duì)稱(chēng)性破缺可以引發(fā)超導(dǎo)、磁性、鐵電等許多有趣的現(xiàn)象或性質(zhì)等。在晶體中，無(wú)限大的體相晶體擁有高的對(duì)稱(chēng)性，而對(duì)于實(shí)際的有限大晶體其平移對(duì)稱(chēng)性將由于表面（對(duì)于二維晶體則是邊界）的存在而被打破，此時(shí)其原子結(jié)構(gòu)特征會(huì)在表面或邊界表現(xiàn)出來(lái)。以石墨烯、過(guò)渡金屬硫族化合物為代表的二維原子晶體材料，在未來(lái)電子學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。具有六角晶格結(jié)構(gòu)的二維材料，如MoS2、WS2等，一般具有各向同性的面內(nèi)性質(zhì)，其中心反演反對(duì)稱(chēng)的性質(zhì)，一般只能體現(xiàn)在倒空間相關(guān)的性質(zhì)上，如Valley物理性質(zhì)上。
我們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于二維原子晶體在有限尺寸邊界、原子結(jié)構(gòu)上中心反演反對(duì)稱(chēng)以及各向同性的應(yīng)力作用下，其原子尺度上的對(duì)稱(chēng)性（中心反演反對(duì)稱(chēng)）會(huì)擴(kuò)展到介觀微米尺度并伴隨有力學(xué)、電學(xué)等的性質(zhì)變化。這表明來(lái)源于原子尺度上的對(duì)稱(chēng)性可以在實(shí)空間擴(kuò)展到微米介觀尺度，也意味著我們可以通過(guò)原子尺度對(duì)稱(chēng)性、有限尺寸下的形狀以及外界應(yīng)力等的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)二維原子晶體性質(zhì)的圖案化并用于微納光電子學(xué)器件等。
圖2 （a-b）多頻靜電力顯微術(shù)原理示意圖。（c-d）單層WS2單晶的光學(xué)與原子力顯微鏡形貌圖。（e-h）WS2表面電勢(shì)、載流子和拉曼成像圖。
程志海課題組一直致力于發(fā)展先進(jìn)掃描探針顯微技術(shù)，并利用其在低維和表界面物理體系開(kāi)展創(chuàng)新性研究工作。相關(guān)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)以及中國(guó)人民大學(xué)研究基金等的資金支持。
文章標(biāo)題：Atomically Asymmetric Inversion Scales up to Mesoscopic Single-Crystal Monolayer Flakes
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c06198
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com