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摘要

高压调控是一种能够对材料的结构、电学、光学等物理特性实现高效、连续且可逆变化的实验手段; 拉曼光谱则是一种能够对材料的晶相等结构信息实现精准、快速、无损分析的研究方法. 本文结合了金刚石对顶砧高压技术和原位偏振拉曼光谱技术, 对二硫化铼(ReS ₂)晶体的拉曼振动模式随压强的演变过程进行了深入研究. 实验发现ReS ₂的常压相(1 T')在3.04 GPa的压强下转变为一个扭曲1 T'相, 继而在14.24 GPa压强下发生了Re ₄原子簇的层内形变, 并且在22.08和25.76 GPa分别发生了不同方向的层间无序叠加向有序叠加的转变. 这一系列独特的实验现象充分展现了该二维材料的面内各向异性, 并证实ReS ₂晶体的各向异性随压强的增加而变得愈发显著. 本文研究表明压强在调节材料性能方面的关键作用, 揭示了ReS ₂晶体在制备各向异性光学器件和光电器件等方面的潜力.

关键词:

Abstract

Pressure engineering is known as an efficient, continuous and reversible technique capable of tuning material structure, as well as its electrical, optical, and other physical properties. Raman spectroscopy is used to perform efficient and non-destructive analysis of material structure, and is compatible with the application of external tuning fields. In this work, we combine in-situpressure engineering and polarized Raman spectroscopy to study the pressure-induced evolution of 18 Raman-active modes in ReS ₂crystal. We find that the ReS ₂undergoes a structural transformation from 1 T'to a distorted-1 T'phase at 3.04 GPa, followed by an intralayer deformation of Re ₄clusters occurring at 14.24 GPa. Interlayer transitions from disordered to ordered stacking in different in-plane directions are observed at 22.08 GPa and 25.76 GPa when the laser is polarized in different directions, which reflects the pressure-enhanced in-plane anisotropy, i.e. the anisotropy of ReS ₂crystal becomes more prominent under high pressure. Our findings demonstrate the effectiveness of pressure in tuning material properties, and shed light on potential applications of ReS ₂crystals in anisotropic optical and optoelectronic devices.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:王曾晖,zenghui.wang@uestc.edu.cn; 夏娟,juanxia@uestc.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 62150052, 62004026)、国家重点研发计划(批准号: 2019YFE0120300)和四川省科技厅(批准号: 2021YJ0517, 21CXTD0088)资助的课题.

Authors and contacts

Corresponding author:Wang Zeng-Hui,zenghui.wang@uestc.edu.cn; Xia Juan,juanxia@uestc.edu.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 62150052, 62004026), the National Key R&D Program of China (Grant No. 2019YFE0120300), and the Science and Technology Department of Sichuan Province, China (Grant Nos. 2021YJ0517, 21CXTD0088).

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