Dynamic Structural Response and Deformations of Monolayer MoS2 Visualized by Femtosecond Electron Diffraction

Nano Letters

Volumn 15, Issue 10, 2015, Pages 6889-6895

  Mannebach, Ehren M ^a   Li, Renkai ^b   Duerloo, Karel Alexander ^a   Nyby, Clara ^c   Zalden, Peter ^b   Vecchione, Theodore ^b   Ernst, Friederike ^b,c   Reid, Alexander Hume ^b   Chase, Tyler ^b,c   Shen, Xiaozhe ^b   Weathersby, Stephen ^b   Hast, Carsten ^b   Hettel, Robert ^b   Coffee, Ryan ^b   Hartmann, Nick ^b   Fry, Alan R ^b   Yu, Yifei ^d   Cao, Linyou ^d   Heinz, Tony F ^b,c   Reed, Evan J ^a,b   Dürr, Hermann A ^b   Wang, Xijie ^b   Lindenberg, Aaron M ^a,b   more..

^a Stanford University   (United States)

^b SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY   (United States)

^c STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^d North Carolina State University   (United States)

Author keywords

2D materials; electron diffraction; MoS2; structural dynamics; ultrafast

Indexed keywords

DEFORMATION; ELECTRON DIFFRACTION; ELECTRON SCATTERING; ELECTRON-PHONON INTERACTIONS; ELECTRONS; MOLYBDENUM COMPOUNDS; PHONONS; STRAIN; STRUCTURAL DYNAMICS; TRANSITION METALS;

ATOMIC-SCALE RESOLUTION; DYNAMIC STRUCTURAL RESPONSE; ELECTROMECHANICAL PROPERTY; ELECTRON PHONON COUPLINGS; FEMTOSECOND ELECTRON DIFFRACTION; TRANSITION METAL DICHALCOGENIDES; TWO-DIMENSIONAL MATERIALS; ULTRA-FAST;

MONOLAYERS;

EID: 84944394369     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02805     Document Type: Article

References (44)

1. Service, R. Science 2015, 348, 490-492 10.1126/science.348.6234.490
2. Mak, K.; Lee, C.; Hone, J.; Shan, J.; Heinz, T. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 136805 10.1103/PhysRevLett.105.136805
3. Seyler, K. L.; Schaibley, J. R.; Gong, P.; Rivera, P.; Jones, A. M.; Wu, S.; Yan, J.; Mandrus, D. G.; Yao, W.; Xu, X. Nat. Nanotechnol. 2015, 10, 407 10.1038/nnano.2015.73
4. Butler, S. Z.; Hollen, S. M.; Cao, L.; Cui, Y.; Gupta, J. A.; Gutiérrez, H. R.; Heinz, T. F.; Hong, S. S.; Huang, J.; Ismach, A. F.; Johnston-Halperin, E.; Kuno, M.; Plashnitsa, V. V.; Robinson, R. D.; Ruoff, R. S.; Salahuddin, S.; Shan, J.; Shi, L.; Spencer, M. G.; Terrones, M.; Windl, W.; Goldberger, J. E. ACS Nano 2013, 7, 2898-2926 10.1021/nn400280c
5. Duerloo, K. N.; Li, Y.; Reed, E. J. Nat. Commun. 2014, 5, 4214 10.1038/ncomms5214
6. Castellanos-Gomez, A.; Roldán, R.; Cappelluti, E.; Buscema, M.; Guinea, F.; van der Zant, H. S. J.; Steele, G. A. Nano Lett. 2013, 13, 5361-5366 10.1021/nl402875m
7. Conley, H. J.; Wang, B.; Ziegler, J. I.; Haglund, R. F., Jr.; Pantelides, S. T.; Bolotin, K. I. Nano Lett. 2013, 13, 3626-3630 10.1021/nl4014748
8. Feng, J.; Qian, X.; Huang, C.-W.; Li, J. Nat. Photonics 2012, 6, 866-872 10.1038/nphoton.2012.285
9. Duerloo, K.-A. N.; Ong, M. T.; Reed, E. J. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2871-2876 10.1021/jz3012436
10. Voiry, D.; Yamaguchi, H.; Li, J.; Silva, R.; Alves, D. C. B.; Fujita, T.; Chen, M.; Asefa, T.; Shenoy, V. B.; Eda, G.; Chhowalla, M. Nat. Mater. 2013, 12, 850-855 10.1038/nmat3700
11. Duerloo, K.-A. N.; Reed, E. J. Nano Lett. 2013, 13, 1681-1686 10.1021/nl4001635
12. Bernardi, M.; Palummo, M.; Grossman, J. C. Nano Lett. 2013, 13, 3664-3670 10.1021/nl401544y
13. Li, Y.; Chernikov, A.; Zhang, X.; Rigosi, A.; Hill, H. M.; van der Zande, A. M.; Chenet, D. A.; Shih, E.-M.; Hone, J.; Heinz, T. F. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 90, 205422-205426 10.1103/PhysRevB.90.205422
14. Mannebach, E. M.; Duerloo, K.-A. N.; Pellouchoud, L. A.; Sher, M.-J.; Nah, S.; Kuo, Y.-H.; Yu, Y.; Marshall, A. F.; Cao, L.; Reed, E. J.; Lindenberg, A. M. ACS Nano 2014, 8, 10734-10742 10.1021/nn5044542
15. Shi, H.; Yan, R.; Bertolazzi, S.; Brivio, J.; Gao, B.; Kis, A.; Jena, D.; Xing, H. G.; Huang, L. ACS Nano 2013, 7, 1072-1080 10.1021/nn303973r
16. Kumar, N.; Cui, Q.; Ceballos, F.; He, D.; Wang, Y.; Zhao, H. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 89, 125427 10.1103/PhysRevB.89.125427
17. Wang, R.; Ruzicka, B.; Kumar, N.; Bellus, M.; Chiu, H.-Y.; Zhao, H. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2012, 86, 045406 10.1103/PhysRevB.86.045406
18. Sun, D.; Rao, Y.; Reider, G. A.; Chen, G.; You, Y.; Brézin, L.; Harutyunyan, A. R.; Heinz, T. F. Nano Lett. 2014, 14, 5625-5629 10.1021/nl5021975
19. Meyer, J. C.; Geim, A. K.; Katsnelson, M. I.; Novoselov, K. S.; Booth, T. J.; Roth, S. Nature 2007, 446, 60-63 10.1038/nature05545
20. Mermin, N. D. Phys. Rev. 1968, 176, 250 10.1103/PhysRev.176.250
21. Brivio, J.; Alexander, D. T. L.; Kis, A. Nano Lett. 2011, 11, 5148-5153 10.1021/nl2022288
22. Miró, P.; Ghorbani-Asl, M.; Heine, T. Adv. Mater. 2013, 25, 5473-5475 10.1002/adma.201301492
23. Zang, J.; Ryu, S.; Pugno, N.; Wang, Q.; Tu, Q.; Buehler, M. J. Nat. Mater. 2013, 12, 321-325 10.1038/nmat3542
24. Singh, S. K.; Neek-Amal, M.; Costamagna, S.; Peeters, F. M. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2015, 91, 014101-014107 10.1103/PhysRevB.91.014101
25. Weathersby, S. P.; Brown, G.; Centurion, M.; Chase, T. F.; Coffee, R.; Corbett, J.; Eichner, J. P.; Frisch, J. C.; Fry, A. R.; Gühr, M.; Hartmann, N.; Hast, C.; Hettel, R.; Jobe, R. K.; Jongewaard, E. N.; Lewandowski, J. R.; Li, R. K.; Lindenberg, A. M.; Makasyuk, I.; May, J. E.; McCormick, D.; Nguyen, M. N.; Reid, A. H.; Shen, X.; Sokolowski-Tinten, K.; Vecchione, T.; Vetter, S. L.; Wu, J.; Yang, J.; Dürr, H. A.; Wang, X. J. Rev. Sci. Instrum. 2015, 86, 073702-073707 10.1063/1.4926994
26. Gulde, M.; Schweda, S.; Storeck, G.; Maiti, M.; Yu, H.; Wodtke, A.; Schafer, S.; Ropers, C. Science 2014, 345, 200 10.1126/science.1250658
27. Zewail, A. Annu. Rev. Phys. Chem. 2006, 57, 65 10.1146/annurev.physchem.57.032905.104748
28. Sciaini, G.; Miller, R. J. D. Rep. Prog. Phys. 2011, 74, 096101 10.1088/0034-4885/74/9/096101
29. Hastings, J. B.; Rudakov, F. M.; Dowell, D. H.; Schmerge, J. F.; Cardoza, J. D.; Castro, J. M.; Gierman, S. M.; Loos, H.; Weber, P. M. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 184109-4 10.1063/1.2372697
30. Yu, Y.; Li, C.; Liu, Y.; Su, L.; Zhang, Y.; Cao, L. Sci. Rep. 2013, 3, 1866 10.1038/srep01866
31. Lee, Y.-H.; Zhang, X.-Q.; Zhang, W.; Chang, M.-T.; Lin, C.-T.; Chang, K.-D.; Yu, Y.-C.; Wang, J. T.-W.; Chang, C.-S.; Li, L.-J.; Lin, T.-W. Adv. Mater. 2012, 24, 2320-2325 10.1002/adma.201104798
32. Gurarslan, A.; Yu, Y.; Su, L.; Yu, Y.; Suarez, F.; Yao, S.; Zhu, Y.; Ozturk, M.; Zhang, Y.; Cao, L. ACS Nano 2014, 8, 11522-11528 10.1021/nn5057673
33. Najmaei, S.; Liu, Z.; Zhou, W.; Zou, X.; Shi, G.; Lei, S. Nat. Mater. 2013, 12, 754-759 10.1038/nmat3673
34. Lindenberg, A. M.; Larsson, J.; Sokolowski-Tinten, K.; Gaffney, K. J.; Blome, C.; Synnergren, O.; Sheppard, J.; Caleman, C.; MacPhee, A. G.; Weinstein, D.; Lowney, D. P.; Allison, T.; Matthews, T.; Falcone, R.; Cavalieri, A.; Fritz, D. M.; Lee, S. H.; Bucksbaum, P. H.; Reis, D. A.; Rudati, J.; Fuoss, P. H.; Kao, C. C.; Siddons, D. P.; Pahl, R.; Als-Nielsen, J.; Duesterer, S.; Ischebeck, R.; Schlarb, H.; Schulte-Schrepping, H.; Tschentscher, T.; Schneider, A.; Linde; Von der, D.; Hignette, O.; Sette, F.; Chapman, H. N.; Lee, R. W.; Hansen, T. N.; Techert, S.; Wark, J. S.; Bergh, M.; Huldt, G.; van der Spoel, D.; Timneanu, N.; Hajdu, J.; Akre, R. A.; Bong, E.; Krejcik, P.; Arthur, J.; Brennan, S.; Luening, K.; Hastings, J. B. Science 2005, 308, 392-395 10.1126/science.1107996
35. Taube, A.; Judek, J.; Aapińska, A. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 5061 10.1021/acsami.5b00690
36. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 59, 1758-1775 10.1103/PhysRevB.59.1758
37. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868 10.1103/PhysRevLett.77.3865
38. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996, 54, 11169-11186 10.1103/PhysRevB.54.11169
39. Nelson, T.; Fernandez-Alberti, S.; Roitberg, A. E.; Tretiak, S. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1155-1164 10.1021/ar400263p
40. Tully, J. C. J. Chem. Phys. 1990, 93, 1061 10.1063/1.459170
41. Craig, C. F.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 163001-163004 10.1103/PhysRevLett.95.163001
42. Singh, N.; Sharma, P. K. Phys. Rev. B 1971, 3, 1141-1148 10.1103/PhysRevB.3.1141
43. Meyer, J. C.; Geim, A. K.; Katsnelson, M. I.; Novoselov, K. S.; Obergfell, D.; Roth, S.; Girit, C.; Zettl, A. Solid State Commun. 2007, 143, 101-109 10.1016/j.ssc.2007.02.047
44. Bao, W.; Miao, F.; Chen, Z.; Zhang, H.; Jang, W.; Dames, C.; Lau, C. N. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 562-566 10.1038/nnano.2009.191