中國(guó)粉體網(wǎng)訊　　黑磷是常見的三種磷同素異形體(紅磷、白磷和黑磷)中,形態(tài)最為穩(wěn)定的一員。與石墨類似,黑磷的結(jié)構(gòu)使其可以制備二維黑磷晶體。二維材料的某些性質(zhì)是塊體材料所沒有的,目前石墨烯、二維過(guò)渡金屬硫化物都是這個(gè)領(lǐng)域的先行者。單層黑磷優(yōu)異于石墨烯和二維過(guò)渡金屬硫化物的性能主要體現(xiàn)在半導(dǎo)體和光電性能。 

黑磷的制備。 

黑磷將來(lái)能否實(shí)現(xiàn)在電子學(xué)和光子應(yīng)用很大程度上取決于是否發(fā)展出能夠可靠、大規(guī)模合成制備二維黑磷的方法。二維黑磷的制備分為兩部分,首先是塊狀黑磷的制備,其次是二維黑磷的制備。 

獲得高質(zhì)量的二維黑磷是最為關(guān)鍵的制備環(huán)節(jié),研究的思路類比于結(jié)構(gòu)相似的石墨烯制備,主要的研究集中于近兩年。所以二維黑磷的制備仍在研究初步階段,產(chǎn)業(yè)化尚需時(shí)日。目前制備二維黑磷的方法主要有三種:機(jī)械剝離法、液相剝離法、脈沖激光沉積法,其中機(jī)械剝離法是最常用的方法。 

應(yīng)用領(lǐng)域。 

2014年以來(lái),黑磷由于其優(yōu)異的性能,開始獲得廣泛關(guān)注,甚至被認(rèn)為能與石墨烯相媲美的二維原子材料。 

二維黑磷最特別的價(jià)值體現(xiàn)在它與其他二維材料材料不同的三個(gè)方面。 

(1)光學(xué)性質(zhì)方面:研究顯示,黑磷在近紅外以及中紅外光電器件領(lǐng)域,如光探測(cè)器、調(diào)制解調(diào)器、發(fā)光二極管,有應(yīng)用潛力。此外,單層的黑磷光響應(yīng)波段能夠包含較廣的范圍,并且能夠和電磁波發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用,能夠在醫(yī)藥、國(guó)防、通信、夜視、熱成像技術(shù)和近紅外、中紅外以及可見光區(qū)的光通信等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。 

(2)電學(xué)性質(zhì)方面:黑磷具有較高的遷移率/開關(guān)比,使其能應(yīng)用到石墨烯力所不及的場(chǎng)效應(yīng)晶體管中。目前,第一代的高速黑磷晶體管受益于黑磷獨(dú)特的帶隙性質(zhì)帶來(lái)的良好電流飽和性能,在電壓和功率增益上顯示出優(yōu)越的電子輻射頻率。未來(lái)預(yù)期在納米電子學(xué)器件會(huì)有更大的應(yīng)用。 

(3)平面內(nèi)各向異性:黑磷最獨(dú)特的性質(zhì)是平面內(nèi)很強(qiáng)的各向異性,其正交晶系的D2h點(diǎn)群中,沿著縱向的鋸齒型的有效載流子是沿著橫向結(jié)構(gòu)的十倍。這一性質(zhì)使得黑磷用于設(shè)計(jì)新型的電子學(xué)和光子學(xué)器件成為可能,新的研究方向已在探索中。目前,研究者已經(jīng)開始探索黑磷等離子器件外加光電子的獨(dú)特偏振性質(zhì),以及在熱電器件上的應(yīng)用。