【摘要】：黑磷有隨層數(shù)可調(diào)的直接帶隙和獨(dú)特的各向異性結(jié)構(gòu)等眾多優(yōu)異的性質(zhì),因此近年來(lái)受到科研人員的廣泛關(guān)注。本文概述了二維黑磷的制備方法,重點(diǎn)綜述了黑磷獨(dú)特的非線性光學(xué)性質(zhì)、各向異性光學(xué)性質(zhì)及它在光電器件中的應(yīng)用。最后,對(duì)黑磷的應(yīng)用前景與一些亟待解決的問(wèn)題做了簡(jiǎn)單的討論。
【圖文】：

等方式，可以較好地調(diào)控獲得的片層的濃度和大校由于獲得的二維材料分散在溶液中，后期進(jìn)一步的修飾、涂層也較為方便。對(duì)于黑磷來(lái)說(shuō)，使用有機(jī)溶劑進(jìn)行液相剝離可以有效地隔絕氧氣，有利于儲(chǔ)存。Ｂｒｅｎｔ等［２５］首次報(bào)道使用液相剝離法獲得二維黑磷。他們首先將黑磷的Ｎ－甲基吡咯烷酮（ＮＭＰ）溶液水浴超聲（８２０Ｗ，３７ｋＨｚ）２４ｈ，期間保證溫度低于３０℃，然后通過(guò)離心進(jìn)一步去除較大的黑磷碎片，最終獲得了淡黃色或者棕色的穩(wěn)定分散體。他們所制得樣品的原子力顯微鏡圖如圖２所示。Ｋａｎｇ等［２６］使用探頭超聲的方法在ＮＭＰ溶液中剝離出了二維黑磷，由此制得的場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)比和載流子遷移率分別可以達(dá)到１０４和５０ｃｍ２／（Ｖ·ｓ）。Ｙａｓａｅｉ等［２７］考察了醇、酮、氯代有機(jī)溶劑等多類(lèi)有機(jī)溶劑對(duì)黑磷的剝離效果，最終選擇二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）和二甲基亞砜（ＤＭＳＯ）作為剝離溶劑。用ＤＭＦ剝離得到的黑磷納米片厚度大致在５．８～１１．８ｎｍ之間，還有２０％的納米片厚度小于５ｎｍ，而用ＤＭＳＯ得到的納米片厚度主要集中在１５～２０ｎｍ之間。Ｈａｎｌｏｎ等［２８］將黑磷的ＣＨＰ溶液探頭超聲５ｈ后在不同的轉(zhuǎn)速下離心，得到了不同大小的黑磷納米片，其中較大的黑磷納米片最大徑長(zhǎng)可達(dá)１μｍ，７０％的納米片層數(shù)小于１０。Ｇｕｏ等［２９］分別使用了加入ＮａＯＨ的ＮＭＰ標(biāo)準(zhǔn)液和純ＮＭＰ溶液進(jìn)行二維黑磷的剝離，發(fā)現(xiàn)加入ＮａＯＨ之后剝離效果更好，而且ＯＨ－使得制得的黑磷納米片更加穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)１８０００ｒ／ｍ

Ｐ溶液混合后，以２００Ｗ的功率超聲２ｈ，期間通過(guò)冰浴維持一個(gè)較低的溫度，，經(jīng)過(guò)７０００ｒ／ｍｉｎ的離心之后，取出上清液，獲得了黑磷量子點(diǎn)。透射電子顯微鏡（ＴＥＭ）表明黑磷量子點(diǎn)的平均尺寸為（４．９±１．６）ｎｍ，原子力顯微鏡表明量子點(diǎn)的平均厚度為（１．９±０．９）ｎｍ（２～６層）。Ｓｕｎ等在此基礎(chǔ)上做出了一定的改進(jìn)，將黑磷研磨后先探頭超聲，再水浴超聲，最終離心得到的黑磷量子點(diǎn)橫向尺寸約為２．６ｎｍ，厚度約為１．５ｎｍ［３１］，操作流程如圖３所示。圖３黑磷量子點(diǎn)制備流程［３１］Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂｌａｃｋｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ［３１］２二維黑磷的光學(xué)性質(zhì)及在光電器件中的應(yīng)用２．１二維黑磷的非線性光學(xué)性質(zhì)黑磷擁有在很寬范圍內(nèi)可調(diào)的直接帶隙，而這恰好填補(bǔ)了零帶隙石墨烯與寬帶隙過(guò)渡金屬硫化物（１．５～２．５ｅＶ）之間的空白。憑借著獨(dú)特的帶隙，黑磷在光學(xué)、尤其是其他二維材料難以涉及的紅外和中紅外波段上，有很大的應(yīng)用前景。當(dāng)黑磷受到能量為Ｅ的光子激發(fā)時(shí)，價(jià)帶的電子吸收能量進(jìn)入導(dǎo)帶。電子受到光激發(fā)后迅速熱化以建立費(fèi)米－狄拉克分布，從低能量開(kāi)始一個(gè)電子占據(jù)一個(gè)能量狀態(tài)，在此過(guò)程中，導(dǎo)帶的電子又會(huì)弛豫回到價(jià)帶，在相對(duì)弱的激發(fā)下，兩者可以保持平衡，而當(dāng)激發(fā)足夠強(qiáng)時(shí)，價(jià)帶的電子激發(fā)到導(dǎo)帶的速率會(huì)大于導(dǎo)帶電子弛豫回價(jià)帶的速率，最終導(dǎo)致所有能量狀態(tài)都被電子占據(jù)，根據(jù)泡利不相容原理，不可能有兩個(gè)電子占據(jù)同一能量狀態(tài)，所以此時(shí)進(jìn)一步的光吸收就受到了阻礙，發(fā)生了飽和吸收，原理如圖４［３２］所示。

【相似文獻(xiàn)】

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1 ;復(fù)旦大學(xué)發(fā)現(xiàn)新型二維半導(dǎo)體材料黑磷[J];河南化工;2014年03期

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1 吳巖;二維單層黑磷結(jié)構(gòu)中帶間隧穿的研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

2 郭程;二維黑磷材料紅外太赫茲光電性質(zhì)研究[D];東華大學(xué);2017年

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