日本高级科学技术研究所 单分子层的磷和磷相
学分:日本高级科学技术研究所 最近发现硒化镓单层具有替代的晶体结构，并且在电子学中具有多种潜在的应用
理解它的性质对理解它的功能至关重要
现在，来自日本高级科学技术研究所和东京大学的科学家已经探索了它的结构稳定性、电子态和晶相转变
固体材料由对称排列的原子组成，这些原子具有导电性、强度和耐久性等特性
尺寸的变化会改变这种排列，从而改变材料的整体性能
例如，随着我们向纳米尺度迈进，某些材料的电学、化学、光学和机械特性会发生变化
现在，科学让我们从单层(原子)层面研究不同维度的性质差异
硒化镓(GaSe)是一种层状金属硫属化物，已知其具有多型性，不同的层堆叠顺序，但不是多晶型物，其在层内具有不同的原子排列
由于GaSe在光电导、远红外转换和光学应用中的潜在用途，它在物理和化学研究领域引起了极大的兴趣
传统上，砷化镓单层是由镓(镓)和硒(硒)原子共价键合而成，硒原子向外突出，形成三棱柱状结构，称为磷相
同一个研究小组的部分成员早些时候在表面和界面分析中使用透射电子显微镜报告了一种新的镓硒晶相，其中硒原子以与镓原子反晶格的三角方式排列，称为磷相，具有不同于传统磷相的对称性(见图1)
由于这种单层结构的新颖性，很少有人知道它是如何变形的
此外，这些化合物层内结构的变化如何影响稳定性？ 要回答这个问题，先生
Hirokazu Nitta和教授
日本高级科学技术研究所(JAIST)的山田幸子-高村在他们的最新研究《物理评论B》中利用第一性原理计算探索了GaSe单层的结构稳定性和电子态
Hirokazu Nitta说，“我们通过第一性原理计算发现，这种新的相是亚稳定的，在施加拉伸应变时，相对于基态常规相的稳定性发生逆转，我们认为这与我们看到这种相仅在薄膜-基底界面形成的事实密切相关
" 为了比较GaSe的磷相和磷相的结构稳定性，研究人员首先计算了不同面内晶格常数下的总能量，这代表了晶体中晶胞的大小，假设其结构包括晶格，即原子的有序网格
对应于最稳定状态的最低能量被计算，并且在该状态下，P相被发现比AP相更稳定
然后，为了研究AP和P相是否可以相互转化，他们确定了材料需要穿过才能改变的能量屏障，并使用超级计算机进行了分子动力学计算(见图2)
他们发现磷相和磷相气体单分子层相变的能垒很大，这可能是由于需要破坏和制造新的硼，阻止了从磷到磷相的直接转变
计算还表明，通过施加拉伸应变或拉伸型力，可以逆转磷相和磷相气体单分子层的相对稳定性
强调他们研究的重要性和未来前景，教授
山田高村说:“层状硫族化合物是继石墨烯之后有趣的二维材料，种类繁多，尤其是带隙
我们刚刚发现了一种层状单糖类的新的多晶型(不是多晶型)
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，这种结构可以为类似的外延生长单层的行为提供见解，揭示了关于GaSe和相关单糖类化合物未知家族成员的另一个秘密
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