二维MoS?纳米片中半导体2H相到金属1T相转变的机制

摘要： 本研究采用密度泛函理论（DFT）方法，探究了二硫化钼（MoS?）纳米片从半导体相2H到金属相1T的相变机制。通过模拟集体旋转与旋转/平移运动、单原子平移运动以及硫（S）原子单排滑移等方式，系统研究了包含成核与扩展步骤的多种2H→1T相变路径——涵盖基面及不同硫覆盖度下的Mo边缘/S边缘区域。完美基面上1T相成核极难发生（能垒高达2.25 eV/原子），而基面硫空位缺陷可通过三个S原子的集体旋转运动显著促进缺陷位点周围的1T相成核与扩展。当基面存在两个硫空位时，1T相成核动力学能垒低至0.66~0.77 eV/原子。与基面硫空位的促进效应类似，DFT结果表明Mo/S边缘的硫覆盖度会影响1T相成核与扩展：裸露Mo边缘的单个S原子平移运动、以及50%硫覆盖度S边缘的整排S原子滑移运动在动力学上更有利；而50%硫覆盖度Mo边缘和100%硫覆盖度S边缘则难以形成1T相。本研究不仅证实了硫空位/覆盖度在2H-1T相变中的关键作用，更从原子尺度揭示了相变发生的具体方式与位置，为二维过渡金属硫化物材料的普适性相变机制提供了新见解。