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位错核的拓扑结构与极性决定了单层二硫化钼的机械强度
摘要： 与具有常见五七环（5|7）核心位错偶极的均质元素石墨烯不同，异质元素二硫化钼（MoS2）被发现含有多种能调控化学和物理性质的位错核心。然而，这些不可避免的位错核心如何影响MoS2的力学行为却几乎未被探究。本文通过直接原子尺度模拟，研究了拉伸载荷下单一位错嵌入MoS2单层的力学特性。所有孤立位错核心都会引发极性应力集中，其中伯格斯矢量较大的构型虽能量上不利但会呈现局部褶皱行为。研究表明：MoS2的本征抗拉强度由位错核心的拓扑结构与极性决定；位错核心诱导的最大残余应力与单层强度呈强负相关；力学失效始于缺失原子链侧的位错多边形键合处——扶手椅取向的4|8位错仅表现脆性断裂，而锯齿取向位错则出现双模式脆/韧断裂：Mo-S-Mo角取向裂纹呈脆性，S-Mo-S角取向裂纹则表现为韧性。本研究为通过位错工程实现异质二维材料力学设计及实际应用提供了新见解。
关键词： 机械强度、断裂特性、单层二硫化钼、分子动力学模拟、位错核
更新于2025-09-23 15:23:52
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重新审视硅〈110〉对称倾斜晶界的结构与能量
摘要： 采用Stillinger-Weber势、Tersoff势和优化的修正嵌入原子法势，对18种硅〈110〉对称倾斜晶界进行了原子尺度模拟。我们通过位错核分析定义了一种新型结构单元分类方法来表征弛豫后的晶界结构。当取向差角θ介于13.44°至70.53°时，晶界完全由Lomer位错核构成。对于θ略小于70.53°的晶界，会出现晶界"台阶"，且只有当该"台阶"位于单个周期性晶界结构的中间位置时，才能达到最低晶界能的平衡态。当取向差角处于93.37°≤θ≤148.41°范围时，由于包含多种类型位错核，晶界结构变得复杂。本研究不仅有助于硅〈110〉对称倾斜晶界的结构表征，还可能为多晶硅微观结构设计提供新思路。
关键词： 硅、结构单元、能量、晶界、原子尺度模拟、位错核
更新于2025-09-23 15:22:29