中国科学技术大学多价驱动形成碲基多层材料：一项第一性原理计算与实验结合的研究

xiuxi

      二维材料研究的突飞猛进在当今科学领域有目共睹，所包含的材料各具奇特的性质，且有着基础或应用层面的重要意义。近年来，为将其应用于用于多种仪器设备中，对二维材料的奇特性质展开了深入研究及开发。继首个石墨烯系二维材料之后，包括硅烯和锡烯在内的第四族单层材料，第五族单层材料黑磷烯、蓝磷烯和锑烯，第三族单层的硼烯……许多二维材料被合成出来。除此之外，过渡金属双硫属化合物凭借其相对宽、可调谐的直接带隙以及较强的本征自旋轨道耦合，受到了大量关注。然而，直至今日仍让人迷惑的是，没有第六族元素的单层材料被预测或制备出来，其存在的可能性不仅进一步丰富了研究者们对二维材料领域范围的理解，还可以从它们奇特的物理化学性能出发，提出新的应用方向。

      中国科学技术大学张振宇教授和郑州大学贾瑜教授（共同通讯作者）在Physical Review Letters上发表了一篇题为“Multivalency-Driven Formation of Te-Based Monolayer Materials: A Combined First-Principles and Experimental study”的文章，通过将粒子群算法和第一性原理的密度泛函理论计算相结合，研究人员预测了一种新的二维单层材料，命名为碲烯，由准金属元素碲组成，具有α-Te，β-Te和γ-Te三种结构。碲有多化合价这一本征属性是根本的形成机制。中间层的碲主要表现为金属性质（例如，Mo)，两个外层主要表现为半导体性质（例如，S）。同时，α-Te相被沿块状碲的三角结构的[001]方向缩短的三层分割，而自发地从厚层中产生。α-Te和β-Te相有着比MoS2更高的电子迁移率和空穴迁移率。并且，作者提出了初步但具有可说服力的实验证据，呈现了在高定向热解石墨基底上的碲分层行为，并预测Se的层状行为中多价态的重要性。这些发现有效地将二维材料的范围扩展到了第六族元素。