二硫化钨和二硒化钨的晶体结构

一篇由Schutte等发表在Journal of Solid State Chemistry的文章阐述了二硫化钨(WS2)和二硒化钨(WSe2)具有与二硫化钼(MoS2)同种类型的层状晶体结构。除了常见的WS2的六边形2H形式外,还有一种斜方体形式,即3R-WS2,也曾被报道过,它与MoS2的斜方体形式同型。

除了从粉末X射线衍射数据中粗略确定2H-WS2和WSe2的原子位置外,还必须准确地知道原子位置以计算这些化合物的电子结构。研究人员通过使用氯(2H-WS2)或溴(3R-WS2,WSe2)作为传输剂的化学传输方式制备了二氯化钨的单晶。使用Nonius CAD4衍射仪通过X射线衍射研究了非常薄的板状晶体;采用了单色的MoKa辐射。单个晶胞参数是通过对20-24°(2H-WS2)、30-35°(WSe2)和27-31°等8个范围内约20个反射的优化设置角的最小二乘法拟合确定的。

二维二硒化钨的重复单元格的俯视和侧视图片

使用CAD4程序的修改版来测量薄板状晶体在其最小吸收位置的每一次反射。等效反射的强度被平均化,并对洛伦兹和偏振效应进行了校正。在这项研究中,在细化过程中采用全矩阵最小二乘法。原子散射系数是XTAL系统的散射系数,反常分散系数取自“国际X射线晶体学表”。结果证实2H-WS2和WSe2与2H-MoS2是同型的,具有空间群P63/mmc。

相对于钨,硫的散射系数相对较小。钨原子周围的黄铜原子形成的三棱柱是相当规则的。相反,在NbS2、NbSe2和TaSe2中,金属具有d1构型,平行于c的棱边比垂直于c的棱边短。可以说,只有对于具有d0、d1或nd2(n>3)构型的金属,三棱柱配位才会稳定。在半导电的钼和钨二碳化物中,层间的距离X-3X比层内的X-X距离长得多;在金属的铌和钽二碳化物中,这种差异较小。

文章来源:Schutte W J, De Boer J L, Jellinek F. 二硫化钨和二硒化钨的晶体结构[J]. 固体化学杂志, 1987, 70(2): 207-209.

单层WSe2的总态密度和投影态密度图片

 

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