机械应变调控MoSeS/WSeS单层材料的电子与光学特性：第一性原理研究

本研究通过第一性原理系统探究了拉伸、压缩及剪切应变对Janus型MoSeS/WSeS单层材料结构稳定性与光电性能的调控机制。发现双轴应变可显著提升静态介电常数（MoSeS/WSeS分别提高6倍/9.6倍），压缩应变使反射率提升2.9-3.5倍，并实现红外-可见光区吸收红移，为新型光电器件设计提供了精准应变调控策略。

　　

在纳米科技迅猛发展的今天，二维材料因其独特的性质成为研究热点。从石墨烯的成功剥离到过渡金属二硫属化物（TMDCs）的深入探索，这类材料在光电器件、能源存储等领域展现出巨大潜力。然而，传统对称结构的TMDCs存在性能调控局限，而具有垂直不对称结构的Janus材料（如MoSeS/WSeS）通过打破镜面对称性，可实现更灵活的电子和光学特性调控。但如何精确操控这些特性以满足实际应用需求，仍是当前面临的重大挑战。

为解决这一问题，国内研究人员通过第一性原理计算，系统研究了机械应变对MoSeS/WSeS单层材料的调控作用。研究发现，双轴压缩应变可使材料的静态介电常数提升6-9.6倍，显著增强电荷存储能力；应变还诱导吸收边红移，拓展了红外-可见光响应范围。这些发现为设计高性能光电器件提供了新思路，相关成果发表在《Surface Science》。

研究采用密度泛函理论（DFT）框架下的CASTEP模块进行计算，使用广义梯度近似（GGA）和PBE泛函处理交换关联能，通过声子谱分析验证结构稳定性，并系统评估了不同应变类型对能带结构、态密度、介电函数等参数的影响。

结构优化与稳定性
弛豫后的MoSeS/WSeS晶格常数分别为3.20 ?和3.21 ?，与已有研究吻合。声子谱分析证实材料在双轴拉伸应变下仍保持动力学稳定，为后续应变调控奠定基础。

电子特性调控
应变可显著改变材料的带隙特性：

1. 单轴压缩应变比拉伸应变对电子结构影响更大，剪切应变效应介于两者之间
2. 双轴应变调控效果最显著，能诱导直接-间接带隙转变
3. 电荷密度分布分析揭示应变对载流子分布的重新调控机制

光学性能增强

1. 16%双轴压缩应变使MoSeS/WSeS静态介电常数分别提升6倍和9.6倍
2. 应变使吸收边红移，拓展材料在红外-可见光区的响应范围
3. 压缩/剪切应变使反射率显著提升（MoSeS 2.9倍，WSeS 3.5倍）

这项研究首次系统揭示了机械应变对Janus型MSeS材料的全方位调控机制，证实应变工程可精准优化材料的介电、吸收和反射特性。特别是双轴应变对光电性能的显著提升作用，为开发新型应变调控光电器件提供了理论依据。研究提出的"应变-性能"对应关系，为后续材料设计建立了定量调控模型，对推动二维材料在柔性电子、智能传感等领域的应用具有重要指导意义。