刘锴： 多相碲化钼在等轴拉伸下的力学性质和断裂行为

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力学性质是材料的基本性质。对于二维材料而言，了解其力学性质是实现应力调控、发展柔性电子器件的基础。以往针对二维材料力学性质的研究多是基于各向同性材料，而各向异性材料在等轴拉伸下的力学性质，特别是断裂行为则尚未被报道。MoTe2是一种典型的二维材料，它有三种相：六方晶格的2H相是面内各向同性的，而单斜晶格的1T’相和四方晶格的Td相是面内各向异性的。MoTe2的三相各自具有独特的性质，又可相互转变，因此受到了学术界广泛关注，也是力学性质研究的理想材料。

清华大学材料学院刘锴课题组与美国天普大学Qimin Yan课题组、清华大学物理系徐勇课题组等合作，通过机械剥离法制备了三相MoTe2样品，并通过纳米压入法测试了其弹性模量和断裂强度。研究发现，三相的弹性模量相差在15 %以内，但2H相的断裂强度比1T’及Td相高一倍。2H相的断口是三叉形的，而1T’的断口是一字形的。研究团队通过二次谐波光谱确定了晶体取向，发现各相的断口均是沿着Mo-Mo原子链方向（zigzag方向），断口的形状反映了晶体的对称性。第一性原理计算表明，对所有三个相，沿Mo-Mo原子链方向的边界形成能最低，根据能量最低原理，该方向是首要的断裂方向；但对1T’相，原子重构引起成键强度不均匀，使得较弱的化学键被选择性的断开，其断裂强度明显低于2H相。上述理论预测与实验结果一致。这项研究成果以题为“Elastic Properties and Fracture Behaviors of Biaxially Deformed, Polymorphic MoTe2”发表在国际著名学术期刊Nano Letters上，第一作者为清华大学材料学院博士生孙雨飞、美国天普大学Jinbo Pan博士、清华大学物理系博士生张泽涛。

本文研究了多相MoTe2薄层的弹性模量、断裂强度和断口形状，而且结合理论计算探讨了各向异性材料在等轴拉伸下的力学行为。本文系统报道了基于纳米压入法测试各向异性二维材料在等轴拉伸下的力学行为，为研究其他各种二维材料的力学性质和断裂行为提供了普适性参考。

文章链接：https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-RmnXFhqzhUkwHg7rS2xc