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单层硫化银：一种二维双向拉胀半导体

DOI：10.1021/acs.nanolett.8b04761 期刊：Nano Letters 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 二维拉胀材料因其潜在的医学、高强复合材料及国防等应用领域而备受关注。然而这类材料（尤其是低维形态）十分稀缺，因为拉胀特性主要通过人工材料与结构实现。本研究通过第一性原理计算，发现了一种极具潜力的二维拉胀材料——单层硫化银（Ag2S），该材料在面内和面外方向均具有显著负泊松比，但呈现各向异性的超低杨氏模量。这种双方向共存负泊松比的特性极为罕见，主要源于其特殊的锯齿状屈曲结构。此外，与已知的金属包覆型单层M2X（M=金属，X=非金属）不同，单层Ag2S是首个非金属包覆型M2X。电子计算表明其为间接带隙半导体（带隙值2.83 eV），且可通过应变转变为直接带隙。这些独特性质使单层Ag2S有望成为电子学与力学领域的新型拉胀材料。
作者： Rui Peng，Yandong Ma，Zhonglin He，Baibiao Huang，Liangzhi Kou，Ying Dai
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

识别并表征一种具有独特力学和电子特性的新型二维拉胀材料——单层硫化银（Ag2S），该材料在面内和面外方向均呈现负泊松比，并探索其在电子学和力学领域的潜在应用。

研究成果

单层硫化银（Ag?S）被证实是一种稳定的、非金属包裹的二维半导体，具有2.84电子伏特的间接带隙。其锯齿状屈曲结构使其展现出各向异性的超低杨氏模量及罕见的双向负泊松比。通过应变工程可诱导直接-间接-直接带隙转变，使其在纳米电子学和微机械领域具有应用前景。未来工作可聚焦于其实验合成及性质的进一步探索。

研究不足

该研究纯属计算性质，仅依赖第一性原理模拟而未进行实验验证。压缩应变下的稳定性虽被指出具有学术趣味性，但实验上难以实现。声子计算中出现的轻微虚频可能暗示数值收敛问题。缺陷形成能表明缺陷可能存在，或会影响材料性能，不过其对拉胀行为的影响被认为可忽略不计。

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