2020年12月28日
硒化镓单分子层是近年来发现的一种新型晶体结构，在电子领域具有广泛的应用前景。理解它的性质对理解它的功能至关重要。
现在，来自日本先进科学技术研究所和东京大学的科学家们已经探索了它的结构稳定性、电子状态和晶体相的转变。亚博老虎机网登录
固体材料由原亚博网站下载子的对称排列构成，具有导电性、强度和耐久性等特性。尺寸的变化可以改变这种排列，从而改变材料的整体属性。
例如，某些材料的电学、化学、光学和机械性能会随着我们向“纳米”尺度的发展而改变。亚博网站下载亚博老虎机网登录科学现在让我们从单分子层(原子)的层面研究不同维度的性质差异。
硒化镓(GaSe)是一种“层状金属-硫族化合物”，它具有不同层的堆叠顺序的多型，而不是具有不同层内原子排列方式的多型。
由于GaSe在光传导、远红外转换和光学应用方面的潜在应用，它在物理和化学研究领域引起了极大的兴趣。通常，GaSe单分子层由镓(Ga)和硒(Se)原子以共价键合而成，硒原子向外突出，形成一个名为“P相”的三角形棱柱状结构。
同一个研究小组的一部分,早前报道一个新颖的水晶阶段的硒化镓在表面和界面使用透射电子显微镜分析,其中Se的原子排列在一个三角形antiprismatic Ga原子方式称为“美联社阶段”与传统的P对称不同阶段(见图1)。
由于这种单层结构的新奇性，人们对它是如何“变形”的知之甚少。此外，这些化合物的层内结构的变化如何影响稳定性
为了回答这个问题，日本先进科学技术研究所(JAIST) Hirokazu Nitta先生和Yukiko Yamada-Takamura教授在他们的最新研究中，利用第一性原理计算探索了GaSe单层膜的结构稳定性和亚博老虎机网登录电子状态物理评论B．
Hirokazu Nitta解释了他们的研究，“我们通过第一性原理计算发现，这种新相是亚稳态的，在施加拉伸应变时，基态常规相的稳定性发生了逆转，我们认为这与我们看到这种相只在薄膜-基底界面形成这一事实密切相关。”这项发表的研究也在官方网站上成为了#PRBTopDownload物理评论BTwitter上的处理
为了比较GaSe的P相和AP相的结构稳定性，研究人员首先计算了不同平面晶格常数下的总能量，该常数表示晶体中一个单元的大小，假定其结构由一个“晶格”或有组织的原子网络组成。
计算了最稳定状态对应的最低能量，发现在这个状态下，P相比AP相更稳定。
然后，为了研究AP和P相是否可以相互转化，他们确定了“能量壁垒”并利用超级计算机进行分子动力学计算(见图2)。
他们发现P相和AP相GaSe单分子膜的相变能垒很大，可能是由于需要断裂和形成新的键，这阻止了从P相到AP相的直接转变。计算还揭示了p相和ap相GaSe单分子膜的相对稳定性可以通过施加“拉伸应变”或拉伸型力来逆转。
山田高村教授强调了他们研究的重要性和未来前景，他说:“层状硫族化合物是继石墨烯之后的有趣的二维材料，具有广泛的多样性，特别是带隙。亚博网站下载我们刚刚发现了一种层状单硫族化合物的新的多型(不是多型)。它的物理和化学性质还有待发现。”
总之，这项研究的发现描述了一种不太为人所知的GaSe结构的电子结构，它可以为类似外延生长单层膜的行为提供见解，揭示了关于GaSe和相关单硫族化合物的未知家族成员的另一个秘密。
来源:http://www.jaist.ac.jp/english/