CO2 对两种管线钢氢脆性的压力依赖性 本研本结合实验和第一性原理计算探讨了 CO₂ 在不同压力下对 X80 和 GB20# 管线钢氢脆行为的影响。结果表明，在 10 MPa 的富 CO₂ 氢气混合气氛中，CO₂ 的存在加速了 GB20# 钢的疲劳裂纹扩展。然而，CO₂ 在 10 MPa 下的促进作用相比于在 0.4 MPa 时更不显著，这是首次被发现的现象。其原因在于，随着氢气压力的升高，CO₂ 在铁表面的吸附速率降低。因此，在高压富 CO₂ 氢气混合环境中，CO₂ 难以进一步加速本就迅速进行的氢吸收过程。(International Journal of Hydrogen Energy, 2024, 90: 842-852. DOI:10.1016/j.ijhydene.2024.10.032) 重新审视 MoS₂ 原子电阻器中非易失性电阻开关的起源 近年来，金属-单层 MoS₂-金属结构的原子电阻器中已被证实存在非易失性电阻开关（NVRS）现象。基于金属金（Au）的实验表明，该现象的起源是外在的，即由于金原子吸附到硫空位中所引起。然而，近期基于反应力场（ReaxFF）的分子动力学模拟则提出，无论是单层还是多层 MoS₂，其内部也可能存在本征的非易失性电阻态：即硫空位中的硫原子（初始态）在垂直电场作用下跳入钼原子平面（跃迁态）。然而，我们采用基于密度泛函理论（DFT）和 M3GNet（深度学习力场）进行的结构弛豫与分子动力学计算表明，该跃迁态是不稳定的，不能代表任何本征的非易失性电阻态。这与先前采用 ReaxFF 方法得到的结果相矛盾，后者对 MoS₂ 在该跃迁态附近的势能面存在不准确描述。更重要的是，我们发现，Au 原子吸附在 MoS₂ 的硫空位上形成了一个稳定的非易失性电阻态，这与早期实验结果高度一致。此外，研究还发现，在低电阻态中，吸附的 Au 原子会导致局部发热，从而引起 MoS₂ 原子电阻器在不同工作周期间的性能波动。(npj 2D Materials and Applications, 2024, 8(1): 1-9. DOI:10.1038/s41699-024-00518-0) 基于机器学习原子间势函数的单层 MoS2-WS2 合金的热学性质研究 二维（2D）量子材料有望在包括化学科学在内的广泛应用领域中革新传统电子技术。为了研究单层（1L）或多层过渡金属硫族化物（TMDs）的热输运特性，本文结合密度泛函理论（DFT）与算法训练，构建了适用于 1L-MoS₂、1L-WS₂ 及其合金的矩张量势（MTP），展示了一种理论方法的协同策略，预期将在该领域中发挥重要作用。从高性能计算的角度来看，该方法提供了便于使用的原子间（或在其他情境中为分子间）势函数，可用于预测量子材料在热扰动或其他驱动力作用下的响应。研究结果表明，所训练的 MTP 势函数能够准确描述体系的振动性质及其热导率，并在结果上与 DFT 计算和 Stillinger–Weber（SW）势模型保持一致。此外，研究还发现，硫空位对二维合金的热导率影响较小，这一现象有助于在热管理以及能量存储和转换等应用中实现材料热学性能的精细调控。（Chemical Communications, 2022, 58(49): 6902-6905. DOI: 10.1039/D2CC02519A） 通过氟离子接触区掺杂与缺陷钝化及其循环电场辅助激活提升 MoS₂ 场效应晶体管性能 基于 MoS₂ 的场效应晶体管（FET）以及一般的过渡金属硫族化物沟道器件，通常受限于较高的接触电阻和本征缺陷，从而导致驱动电流低和载流子迁移率下降。本文提出了一种利用 CF4 等离子体处理接触区，并结合循环电场辅助漂移与激活氟离子（F⁻）的方法，以解决上述问题。在 CF4 等离子体处理过程中，F⁻ 离子被引入接触区域，随后通过在源/漏（S/D）电极间施加循环脉冲电压，使其沿沟道迁移至接触边缘并被激活。通过从头算分子动力学与密度泛函理论模拟发现，这些 F⁻ 离子能够与硫空位结合，实现缺陷钝化，并在沟道及 S/D 接触区域诱导 n 型掺杂。掺杂浓度的提升有效减小了肖特基势垒宽度，使接触电阻降低约 90%。此外，沟道中硫空位的钝化使 FET 的迁移率提高了约 150%。该方法使剥离法制备的 MoS₂ 器件的开态电流（ION）提高约90%，而 CVD 法生长的器件则提升了约 480%。更为重要的是，该提升未对 ION/IOFF 比产生负面影响，仍维持在 7–8 个数量级以上。（ACS nano, 2024, 18(8): 6215-6228. DOI:ACS Nano 2024, 18, 6215−6228） 具有亚层保护费米面导电态的超厚 MA2N4（M’N）插层单层材料：在互连与金属接触中的应用 最近发现的 MoSi₂N₄（MoN）单层材料为通过插层结构调控二维（2D）材料性能提供了令人兴奋的平台。本研究采用计算方法系统地研究了一系列超厚 MA₂N₄（M’N）单层材料（其中 M、M’ = Mo、W；A = Si、Ge），探讨了同层（homolayer）和异层（heterolayer）插层结构。在这些结构中，内层由相同或不同种类的过渡金属氮化物构成，而外层则由钝化氮化物层包覆。结果表明，MA₂N₄（M’N）是稳定的金属单层，具有优异的机械强度。有趣的是，费米能级附近的金属态主要局限在内核子层内。费米能级附近的电子态所介导的载流子传导被本征的外层氮化物子层空间隔离于外部环境之外，显示出 MA₂N₄（M’N）在后端金属互连应用中的潜力。外层子层中的氮和硅（或锗）空位缺陷会在费米能级附近产生“穿透”态，将内核子层的载流子传导与外部环境连接，形成类似金属互连中“通孔”结构的电接触。此外，研究还表明 MoSi₂N₄（MoN）可以作为二维 WSe₂ 的准欧姆接触。这些发现揭示了 MA₂N₄（MN）单层材料在互连和金属接触领域的应用潜力。（Advanced Physics Research, 2024, 3(7): […]
