Page 59 - 《精细化工》2022年第7期

第 7 期 方 健，等: 2H-MoS 2 定向调控生成 1T-MoS 2 及应用 ·1345·

并通过光刻技术，证明了 ML-MoS 2 中的选定区域相 起的单层 MoS 2 的电荷再分布、电子束下空位的形
变。在该实验中，他们发现用携带一定动能的 Ar 成以及相关机械应变所产生的结果。机理主要为：
等离子体轰击 2H-MoS 2 可以有效触发顶部 S 层的横 电子束通过照射损坏、诱导的化学蚀刻以及可能的
向滑动，从而形成 1T 相纳米结构。这种调控方法可 电子激发而产生空位，在升高的温度下，空位高度
以获得 1T 相占比 40%的 MoS 2 材料，并且通过这种 移动，并且和它们中的大多数聚集在一起成为线缺
简单的等离子处理，过程干净，可控且可扩展（机 陷。而出现的线缺陷是硫平面滑动形成 1T 相的先决
理见图 7）。处理过程中，由于 Ar 等离子体轰击较 条件。总的来说，其研究结果不仅阐明了电子束照
弱，生成的 1T-MoS 2 颗粒尺寸大小通常为几纳米。 射诱导下 MoS 2 相变的机理，而且两相之间能量差
一般情况下，使用正确的等离子能量，该过程可以 的变化和电子束照射可能会导致更高浓度的硫属元
在短时间内完成。但是，应精准控制 Ar 离子的动能， 素空位，可为了解电子束照射诱导 MoS 2 发生相变
以使顶部 S 层滑动而不破坏整个 MoS 2 层。此外， 提供一些见解和思路。
使用 Ar 等离子体轰击诱导从 2H 至 1T 的相变依赖 综上所述，通过施加外部能量来诱导 MoS 2 相
于硫空位的形成，硫空位能稳定 1T 相的结构。另外， 的转变虽是近些年兴起的一种方法，其中所涉及的
该方法类似于电子束方法，发生相变的特定区域是 原理和控制因素等尚不清楚，产率也并不高，但其
可控制的。但是它的规模很小，仅适用于微量 过程可控，而且便于原位了解相转变过程的发生，
1T-MoS 2 的制备。 因而在实验室规模下具有特殊的优势。
1.6 应变力调控 2H-MoS 2 向 1T-MoS 2 的定向转变
已有研究应用了机械拉伸、弯曲应变和压缩应
变等来调整 MoS 2 层的电子结构 [47] ，并且这些研究
还结合 DFT 计算预测了应变力会稳定亚稳态的
[48-49]
1T-MoS 2 。事实上，很多将 1T-MoS 2 注入 2H-MoS 2
或将 2H-MoS 2 转化为 1T-MoS 2 （部分转化）的方法
中，相变可能是由于某种处理引起的应变力的结果。
SONG 等 [50] 使用机械应变来控制 MoTe 2 的相变温
度，演示了应变设计的薄膜 MoTe 2 的室温半导体 2H

相到金属 1T 相的演变过程。通过引入 0.2%的拉伸
图 7 等离子体轰击诱导 2H-MoS 2 生成 1T-MoS 2 的机理 应变，将 MoTe 2 的 2H 至 1T 相变的温度降低到室温，
Fig. 7 Mechanism of 2H-MoS 2 producing 1T-MoS 2 by 并且这种预期的相变温度下所证实的应变调控将与
plasma bombardment induction method
其他 TDMs 材料兼容。此外，在释放应变后，在环
1.5.2 电子束照射诱使 2H-MoS 2 转变为 1T-MoS 2 境条件下，室温下观察到的 MoTe 2 相转变是完全可
2014，LIN 等 [29] 通过电子束照射诱导了二维 逆的。HWANG 等 [51] 使用 N-(2-氨基乙基)-3α-羟基-
MoS 2 从半导体三角棱柱 2H 相到金属八面体 1T 相 5β-乔兰-24-酰胺（LCA）作为自组装剂，将剥离的
的局部转变。通过原位透射电子显微镜等表征技术 2H-MoS 2 纳米片卷成纳米卷。在反应过程中，由于
证明了电子 束照射可以 可控诱导 2H-MoS 2 向 LCA 的胺官能团与 MoS 2 纳米片边缘之间的相互作
1T-MoS 2 的局部结构相变，并且发现了 2H/1T 相变 用，导致了弯曲应变。该弯曲应变不仅引起滚动现
涉及硫和/或钼的原子平面的滑动，而单层 MoS 2 中 象，而且引起 S 平面的滑动（在相当于 0.079 nm 的
的相变除了简单的原子平面滑动之外，还涉及许多 距离上，占据 2H 晶格的中心位置），从而导致 1T
原子位移，并且需要中间相（α 相）作为前体。此 相的形成。由于逐层范德华力相互作用，通过在
外，还发现两种边界（β-边界和 γ-边界）的迁移是 200 ℃下进行热处理，1T-MoS 2 的比例可以进一步
第二阶段相变发生增长的原因。之后，KRETSCHMER 提高到 58%（最大弯曲应变为 3.2%）。此外，高压
等 [30] 使用第一原理计算，详细地研究了可能导致电 等处理方式同样可以引起压缩应变来实现 MoS 2 的
子束下 MoS 2 发生相转变的因素，如机械应变、有 半导体相到金属相的转变，但通常该压缩力会极
限的空位浓度、杂质和局部电荷转移、电子激发以 高，从而使得该方法较危险且难以实现。因而在合
及温度。研究表明，尽管这些因素都减小了 2H 相 成用于化工应用（例如电池，催化等领域）的
和 1T 相之间的能量差，但很可能将这些因素组合在 1T-MoS 2 时，不建议使用此方法。而对于（SC）CO 2
一起才能引起亚稳态 1T-MoS 2 稳定性的提高，即电 辅助等调控方法中，在其调控过程中也可能存在相
子束照射诱导 MoS 2 相的转变很可能是电子激发引 似的应变力。通过局部应变工程引起的相变是控制