MoTe₂的晶体结构由Mo原子层夹在两层Te原子之间形成“三明治”结构，层内通过强共价键结合，层间通过弱范德华力相互作用。这种层状结构赋予MoTe₂良好的机械柔韧性与可剥离性，使其成为二维材料研究的热点。MoTe₂存在多种晶相（如2H半导体相、1T'金属相及Td拓扑相），不同相之间的能量差极小，为通过外部刺激（如温度、应变、电场）实现相变调控提供了可能。

晶体结构与电子特性

1 晶体结构

2H相：六方晶系，空间群P6₃/mmc，Mo原子与6个Te原子形成八面体配位，表现为间接带隙半导体（块体带隙约0.8 eV，单层带隙约1.24 eV）。

1T'相：单斜晶系，空间群P2₁/m，Mo原子与Te原子形成扭曲的八面体配位，表现为金属态或半金属态。

Td相：与1T'相结构相似，但具有更强的自旋轨道耦合（SOC），是潜在的Weyl半金属相。

2 电子特性

能带结构：2H相MoTe₂的带隙随层数减少而增大（量子限域效应），单层时带隙可达1.24 eV，适用于光电探测与晶体管器件。

载流子迁移率：2H相MoTe₂的室温迁移率可达200 cm²/V·s，优于MoS₂，但低于黑磷。

拓扑性质：Td相MoTe₂被预测为II型Weyl半金属，实验观测到费米弧表面态及手性异常效应，为拓扑量子计算提供平台。

相变机制研究

1 相变类型

结构相变：2H↔1T'相变属于一阶相变，涉及原子重排与晶格畸变，能量势垒较低（约0.1 eV/原子）。

拓扑相变：1T'→Td相变伴随能带反转与拓扑不变量变化，表现为Weyl半金属态的出现。

2 相变驱动因素

温度：高温下1T'相稳定，低温下2H相稳定，相变温度可通过掺杂或应变调控。

应变：单轴应变可降低2H→1T'相变势垒，实验中通过压电基底实现1%应变即可诱导相变。

电场：门电压调控载流子浓度，可驱动MoTe₂在金属-绝缘体相变（MIT）之间切换。

3 相变动力学

原子尺度表征：透射电镜（TEM）观测到1T'→2H相变过程中存在重结晶行为，成核密度与相变速度随温度呈非线性关系。

理论模型：基于时间-温度-相变（TTT）理论，二维材料的相变动力学可通过解析表达式描述，与实验结果高度吻合。

二维碲化钼（MoTe₂）因其晶体结构、电子特性和丰富的相变机制，在电子器件、光电器件等领域展现出应用潜力。通过深入研究MoTe₂的相变机制，可以进一步优化其电子特性，拓展其在柔性电子、光电探测等领域的应用。