具有可控形态的二维(2D)材料的化学生长对于实现其诱人的特性至关重要。然而,生长必须在基底上进行,这涉及到内在的或有意引入的起伏,其规模明显大于材料厚度。最近的理论和实验表明,在基底上的弯曲特征上生长的二维材料会产生各种拓扑缺陷和晶界。鉴于此,南京航空航天大学的张助华教授和莱斯大学的Boris I. Yakobson教授等利用蒙特卡洛方法,表明了在具有实际意义的非零高斯曲率的周期性起伏的基底上生长的二维材料遵循三种不同的模式:无缺陷共形、无缺陷悬浮和有缺陷共形模式。
本文要点:
(1)在非欧几里得表面上的生长可以积累拉应力,使材料逐渐脱离基底,并随着起伏幅度的增加逐渐将保形模式变成悬浮模式。
(2)进一步增强起伏会引发材料的Asaro-Tiller-Grinfield生长不稳定,表现为强应力集中导致的离散分布的拓扑缺陷。
(3)通过模型分析使这些结果合理化,并建立了一个 "相位 "图,用于指导通过衬底图案化控制生长形态。起伏引起的二维材料的悬浮可以帮助理解实验中经常发现的重叠晶界的形成,并指导如何避免它们。
Zhili Hu, Minmin Xue, Zhuhua Zhang, Wanlin Guo, and Boris I. Yakobson. Growth Instability of 2D Materials on Non-Euclidean Surfaces. ACS Nano Article ASAP
DOI: 10.1021/acsnano.3c00661
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00661