中國科大揭示二維異質結界面自發彎曲的原理

　　【儀表網 研發快訊】近日，中國科大蘇州高等研究院鐘志誠老師課題組在二維異質結界面結構領域取得新進展，相關研究成果以“Spontaneous curvature in two-dimensional van der Waals heterostructures”為題發表在國際知名期刊Nature Communications上。
 

自發彎曲模型的示意圖
 

　　二維范德瓦爾斯異質結由不同性質的二維晶體組成，是新一代2D電子設備的基石。這些異質結構中界面的形成不可避免地破壞了塊體材料的對稱性和結構連續性，導致原子重排和新的電子結構的出現。基于此，鐘志誠團隊提出了“自發彎曲”模型，用以解釋二維異質結構中原子重排導致的面外起伏。這種彎曲是由堆疊能量和變形能量之間的競爭驅動的，與平面內應變無關。通過深度勢能輔助的分子動力學模擬，他們觀察到石墨烯/氮化硼異質結中顯著的面外起伏(3.8 Å)，并形成了莫爾圖案。在莫爾圖案的疇和疇界中，面外彎曲的曲率表現出相反的符號，導致了疇的擴張和疇界的壓縮。這種曲率在熱漲落和有轉角的情況下仍然保持穩定。計算表明二維異質結的自發彎曲對外加應力敏感，會影響其機械性質，可能在量子模擬、光電子設備和低摩擦連接器等應用中發揮作用。
 

　　中國科大蘇州高等研究院博士后高于翔和鄧鳳麟為論文第一作者，該工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院前沿科學重點研究計劃等資助。