背景介绍

二维过渡金属二硫化物（TMDCs）因其独特的电子、光学和机械性能，在纳米电子学、光电器件和催化等领域展现出巨大潜力。其中，2H相MoTe₂作为一种典型的半导体TMDC，因其窄带隙和可调控的相变特性备受关注。然而，如何实现其可控相变并构建功能性低维结构（如一维纳米线Mo₆Te₆）仍面临挑战。传统合成方法（如化学气相沉积、分子束外延等）往往难以实现大面积、高取向的一维Mo₆Te₆纳米结构，且工艺复杂、成本较高。此外，Mo₆Te₆纳米线具有独特的金属特性和一维电子输运行为，可作为高性能电极材料或表面增强拉曼散射（SERS）基底，但其可控合成仍缺乏高效、经济的制备策略。本研究提出了一种氢辅助退火方法，通过精确调控Te化学势和反应动力学，实现了2H MoTe₂单晶纳米片向大面积六重取向Mo₆Te₆纳米线网络的原位转化。该方法不仅克服了传统工艺的局限性，还为低维材料的相变机制研究和功能器件设计提供了新思路。

成果简介

本工作提出一种定向制备Mo₆Te₆纳米线网络的高效、经济的工艺。在氢气和氩气混合气氛中，通过优化退火温度（660°C）和氢气流量（10 sccm），成功将2H MoTe₂薄膜转化为Mo₆Te₆纳米线和纳米带。Mo₆Te₆纳米线沿2H MoTe₂的, 和晶向生长，形成长达50微米的准二维纳米带，并在SiO₂/Si衬底上覆盖面积达3 mm²。通过扫描透射电子显微镜（STEM）和拉曼光谱表征，证实了Mo₆Te₆纳米带的单斜结构和高质量界面。理论计算表明，氢气通过降低Te原子的脱附能垒，通过化学刻蚀（生成H₂Te）和热力学调控，形成Te贫乏环境，驱动其定向转化为六重取向的Mo₆Te₆纳米线网络。此外，Mo₆Te₆纳米带表现出金属特性，可作为表面增强拉曼散射（SERS）基底，对罗丹明6G（R6G）的检测限低至10^-13mol/L，增强因子达7×10⁸。这一方法为大规模制备取向可控的Mo₆Te₆纳米结构及其在电子器件和分析化学中的应用奠定了基础。

图文导读

图1 通过2H MoTe₂纳米片原位退火合成Mo₆Te₆纳米线网络。

图2 Mo₆Te₆纳米线的拉曼光谱和原子结构表征。

图3 温度和H₂对MoTe₂向Mo₆Te₆转变影响的理论分析。

作者简介

http://nanotech.hnu.edu.cn/index.html

文章信息

Huangfu Y, Lu P, Zhong J, et al. In situ synthesis of large-area sixfold-oriented Mo₆Te₆ nanowires networks through hydrogen-assisted annealing of 2H MoTe₂ nanosheets. Nano Research, 2025, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907628.

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