Змішування в системі шаруватих дихалькогенідів MoS2-WS2 з перших принципів

Abstract

Термодинамічна стабільність і поведінка при змішуванні у системі MoS₂-WS₂ були досліджені за допомогою моделі кластерного розкладу, побудованої на основі розрахунків за теорією функціоналу електронної густини (DFT). Використання кластерного розкладу забезпечило ефективне залучення структурних конфігурацій для подолання обчислювальних обмежень прямих розрахунків за DFT. Модель кластерного розкладу була валідована додатковими розрахунками DFT та характеризувалась середньоквадратичною похибкою на рівні до 1,0 × 10⁻⁴ еВ/атом і R2 = 0,74. Ландшафт енергії змішування був проаналізований, щоб визначити існування впорядкованих структур основного стану та оцінити стабільність твердих розчинів. Результати показують, що MoS₂ та WS₂ утворюють стабільні тверді розчини у всьому діапазоні складу, зі специфічними тенденціями впорядкування в широкому діапазоні проміжних атомних концентрацій вольфраму, від XW = 0,33 до 0,66. Сконструйована опукла оболонка передбачає велику кількість основних станів у цьому діапазоні з мотивами впорядкування де один атом розчиненої речовини знаходиться в шестикутнику утвореному атомами розчинника у межах одного шару. В загальному малі значення енергії змішування вказують на домінуючу роль ентропії за температур синтезу. Отримані дані дають змогу зрозуміти термодинамічні чинники формування твердих розчинах дихалькогенідів перехідних металів системи MoS₂-WS₂, с