In this paper, the thermodynamic parameters such as Grüneisen parameters and anharmonicity are investigated utilizing pressure- and temperature-dependent Raman spectroscopy of monolayer transition-metal dichalcogenides MX2 (M = Mo, W; X = S, Se). The result indicates a good stability of these compounds in the pressure range of 0–9.0 GPa and the temperature range of 175–575 K. It is a general trend that Raman mode varies with temperature and pressure linearly for monolayer MX2, and the thermodynamic Grüneisen parameters can be determined from the temperature- and pressure-dependencies of Raman spectra. Based on these measurable parameters, anharmonic parameters are extracted for each active Raman mode. The result shows that the temperature dependencies of the phonon frequencies are well described by considering the contributions from thermal expansion and lattice anharmonicity.
References
1.
O.
Lopez-Sanchez
, D.
Lembke
, M.
Kayci
, A.
Radenovic
, and A.
Kis
, Nat. Nanotechnol.
8
(7
), 497
–501
(2013
).2.
R.
Ganatra
and Q.
Zhang
, ACS Nano
8
(5
), 4074
–4099
(2014
).3.
X. D.
Duan
, C.
Wang
, A. L.
Pan
, R. Q.
Yu
, and X. F.
Duan
, Chem. Soc. Rev.
44
(24
), 8859
–8876
(2015
).4.
M.
Chhowalla
, H. S.
Shin
, G.
Eda
, L. J.
Li
, K. P.
Loh
, and H.
Zhang
, Nat. Chem.
5
(4
), 263
–275
(2013
).5.
M.
Liu
, X. B.
Yin
, E.
Ulin-Avila
, B. S.
Geng
, T.
Zentgraf
, L.
Ju
, F.
Wang
, and X.
Zhang
, Nature
474
(7349
), 64
–67
(2011
).6.
Y. J.
Zhan
, Z.
Liu
, S.
Najmaei
, P. M.
Ajayan
, and J.
Lou
, Small
8
(7
), 966
–971
(2012
).7.
Y. H.
Lee
, X. Q.
Zhang
, W. J.
Zhang
, M. T.
Chang
, C. T.
Lin
, K. D.
Chang
, Y. C.
Yu
, J. T. W.
Wang
, C. S.
Chang
, L. J.
Li
, and T. W.
Lin
, Adv. Mater.
24
(17
), 2320
–2325
(2012
).8.
K. F.
Mak
, C.
Lee
, J.
Hone
, J.
Shan
, and T. F.
Heinz
, Phys. Rev. Lett.
105
(13
), 136805
(2010
).9.
D.
Jariwala
, V. K.
Sangwan
, L. J.
Lauhon
, T. J.
Marks
, and M. C.
Hersam
, ACS Nano
8
(2
), 1102
–1120
(2014
).10.
M.
Thripuranthaka
and D. J.
Late
, ACS Appl. Mater. Interfaces
6
(2
), 1158
–1163
(2014
).11.
M.
Buscema
, M.
Barkelid
, V.
Zwiller
, H. S. J.
van der Zant
, G. A.
Steele
, and A.
Castellanos-Gomez
, Nano Lett.
13
(2
), 358
–363
(2013
).12.
B.
Peng
, H.
Zhang
, H. Z.
Shao
, Y. C.
Xu
, X. C.
Zhang
, and H. Y.
Zhu
, RSC Adv.
6
(7
), 5767
–5773
(2016
).13.
N.
Saigal
and S.
Ghosh
, Appl. Phys. Lett.
107
(24
), 242103
(2015
).14.
A.
Molina-Sanchez
and L.
Wirtz
, Phys. Rev. B
84
(15
), 155413
(2011
).15.
J. W.
Jiang
, Nanoscale
6
(14
), 8326
–8333
(2014
).16.
N. A.
Lanzillo
, A. G.
Birdwell
, M.
Amani
, F. J.
Crowne
, P. B.
Shah
, S.
Najmaei
, Z.
Liu
, P. M.
Ajayan
, J.
Lou
, M.
Dubey
, S. K.
Nayak
, and T. P.
O'Regan
, Appl. Phys. Lett.
103
(9
), 093102
(2013
).17.
A.
Taube
, J.
Judek
, C.
Jastrzebski
, A.
Duzynska
, K.
Switkowski
, and M.
Zdrojek
, ACS Appl. Mater. Interfaces
6
(12
), 8959
–8963
(2014
).18.
M. R.
Joya
, J.
Barba-Ortega
, and P. S.
Pizani
, J. Appl. Phys.
113
(1
), 013512
(2013
). 19.
S. V.
Bhatt
, M. P.
Deshpande
, V.
Sathe
, R.
Rao
, and S. H.
Chaki
, J. Raman Spectrosc.
45
(10
), 971
–979
(2014
).20.
X. K.
Gu
, B. W.
Li
, and R. G.
Yang
, J. Appl. Phys.
119
(8
), 085106
(2016
).21.
J. X.
Yan
, J.
Xia
, X. L.
Wang
, L.
Liu
, J. L.
Kuo
, B. K.
Tay
, S. S.
Chen
, W.
Zhou
, Z.
Liu
, and Z. X.
Shen
, Nano Lett.
15
(12
), 8155
–8161
(2015
).22.
X.
Zhang
, X. F.
Qiao
, W.
Shi
, J. B.
Wu
, D. S.
Jiang
, and P. H.
Tan
, Chem. Soc. Rev.
44
(9
), 2757
–2785
(2015
).23.
H. L.
Zeng
, J. F.
Dai
, W.
Yao
, D.
Xiao
, and X. D.
Cui
, Nat. Nanotechnol.
7
(8
), 490
–493
(2012
).24.
C.
Lee
, H.
Yan
, L. E.
Brus
, T. F.
Heinz
, J.
Hone
, and S.
Ryu
, ACS Nano
4
(5
), 2695
–2700
(2010
).25.
A.
Splendiani
, L.
Sun
, Y. B.
Zhang
, T. S.
Li
, J.
Kim
, C. Y.
Chim
, G.
Galli
, and F.
Wang
, Nano Lett.
10
(4
), 1271
–1275
(2010
).26.
Q. Q.
Ji
, Y. F.
Zhang
, T.
Gao
, Y.
Zhang
, D. L.
Ma
, M. X.
Liu
, Y. B.
Chen
, X. F.
Qiao
, P. H.
Tan
, M.
Kan
, J.
Feng
, Q.
Sun
, and Z. F.
Liu
, Nano Lett.
13
(8
), 3870
–3877
(2013
).27.
E.
del Corro
, A.
Botello-Mendez
, Y.
Gillet
, A. L.
Elias
, H.
Terrones
, S.
Feng
, C.
Fantini
, D.
Rhodes
, N.
Pradhan
, L.
Balicas
, X.
Gonze
, J. C.
Charlier
, M.
Terrones
, and M. A.
Pimenta
, Nano Lett.
16
(4
), 2363
–2368
(2016
).28.
W. J.
Zhao
, Z.
Ghorannevis
, K. K.
Amara
, J. R.
Pang
, M.
Toh
, X.
Zhang
, C.
Kloc
, P. H.
Tan
, and G.
Eda
, Nanoscale
5
(20
), 9677
–9683
(2013
).29.
A. P.
Nayak
, T.
Pandey
, D.
Voiry
, J.
Liu
, S. T.
Moran
, A.
Sharma
, C.
Tan
, C. H.
Chen
, L. J.
Li
, M.
Chhowalla
, J. F.
Lin
, A. K.
Singh
, and D.
Akinwande
, Nano Lett.
15
(1
), 346
–353
(2015
).30.
N. D.
Sharma
, J.
Singh
, A.
Vijay
, K.
Samanta
, S.
Dogra
, and A. K.
Bandyopadhyay
, J. Phys. Chem. C
120
(21
), 11679
–11689
(2016
).31.
X. F.
Fan
, D. J.
Singh
, Q.
Jiang
, and W. T.
Zheng
, Phys. Chem. Chem. Phys.
18
(17
), 12080
–12085
(2016
).32.
Z.
Zhao
, H. J.
Zhang
, H. T.
Yuan
, S. B.
Wang
, Y.
Lin
, Q. S.
Zeng
, G.
Xu
, Z. X.
Liu
, G. K.
Solanki
, K. D.
Patel
, Y.
Cui
, H. Y.
Hwang
, and W. L.
Mao
, Nat. Commun.
6
, 7312
(2015
).33.
B.
Liu
, Y. H.
Han
, C. X.
Gao
, Y. Z.
Ma
, G.
Peng
, B. J.
Wu
, C. L.
Liu
, Y.
Wang
, T. J.
Hu
, X. Y.
Cui
, W. B.
Ren
, Y.
Li
, N. N.
Su
, H. W.
Liu
, and G. T.
Zou
, J. Phys. Chem. C
114
(33
), 14251
–14254
(2010
).34.
M.
Balkanski
, R. F.
Wallis
, and E.
Haro
, Phys. Rev. B
28
(4
), 1928
–1934
(1983
).35.
D. J.
Late
, S. N.
Shirodkar
, U. V.
Waghmare
, V. P.
Dravid
, and C. N. R.
Rao
, Chemphyschem
15
(8
), 1592
–1598
(2014
).36.
R. S.
Yan
, J. R.
Simpson
, S.
Bertolazzi
, J.
Brivio
, M.
Watson
, X. F.
Wu
, A.
Kis
, T. F.
Luo
, A. R. H.
Walker
, and H. G.
Xing
, ACS Nano
8
(1
), 986
–993
(2014
).37.
R. A.
Cowley
, Adv. Phys.
12
(48
), 421
–480
(1963
).38.
R. A.
Cowley
, Philosophical Mag.
11
(112
), 673
–706
(1965
).39.
T.
Beechem
, S.
Graham
, S. P.
Kearney
, L. M.
Phinney
, and J. R.
Serrano
, Rev. Sci. Instrum.
78
(6
), 061301
(2007
).40.
N. P.
Salke
, K.
Kamali
, T. R.
Ravindran
, G.
Balakrishnan
, and R.
Rao
, Vib. Spectrosc.
81
, 112
–118
(2015
).41.
R.
Rao
, N. P.
Salke
, and A. B.
Garg
, Mater. Chem. Phys.
139
(2–3
), 640
–645
(2013
).42.
P.
Gillet
, F.
Guyot
, and J. M.
Malezieux
, Phys. Earth Planet Int.
58
(2–3
), 141
–154
(1989
).43.
G. A.
Slack
, J. Phys. Chem Solids
34
(2
), 321
–335
(1973
).44.
S. L.
Chaplot
and R.
Mittal
, Phys. Rev. Lett.
86
(21
), 4976
(2001
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.
