Single-step exfoliation and functionalization of few-layers black phosphorus and its application for polymer composites
我们展示了大块黑磷大规模剥落成几层黑磷。我们使用湿喷磨（WJM）作为工业规模的剥离技术。为了避免剥落的薄片因氧化而降解，在剥落过程中通过官能化（用4-溴苯-重氮四氟硼酸盐）来保护少层黑磷。我们使用剥离和功能化的薄片作为聚甲基丙烯酸甲酯基质中的填料来测试机械耐久性，与裸聚合物相比，杨氏模量提高了106%。这些数据支持黑磷材料作为二维聚合物填料和性能增强剂的发展。
2020-02-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Black phosphorus a new saturable absorber material for ultrashort pulse generation
低维材料，由于其多功能的性能是非常有趣的许多电子和光电子应用。最近重新发现的黑磷，具有类似石墨的结构，可以剥离到单原子层。与石墨烯相反，它具有可由堆叠原子层的数量控制的直接带隙。出于这些原因，目前正在进行深入调查。在这里，我们证明，黑磷可以作为一个宽带可饱和吸收体，可用于超短光脉冲的产生。将机械剥离的~300 nm厚的黑磷层转移到光纤芯上，在1560 nm波长的脉冲激发下，其透射率增加了4.4%。它被用来产生272 fs-短脉冲在1550 nm和739 fs在1910 nm。结果表明，黑磷可以有效地用于超短脉冲的产生，并证明了其巨大的应用潜力。
2015-04-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Liquid exfoliation of solvent-stabilised black phosphorus: applications beyond electronics
少层黑磷是一种新型的二维材料，在电子领域有着广泛的应用。然而，它缺乏稳定性严重限制了我们合成和加工这种材料的能力。在这里，我们证明了高品质，少层黑磷纳米片可以大量生产的溶剂N-环己基-2-吡咯烷酮（CHP）的液相剥离。我们可以控制纳米片的尺寸，并已开发出度量来估计纳米片的尺寸和厚度光谱。当在CHP中剥离时，纳米片非常稳定，除非故意引入水。计算研究表明，降解仅在纳米片边缘与水分子反应，导致磷原子的去除和膦和亚磷酸的形成。我们证明，液体剥离的黑磷纳米片是潜在的有用的应用范围从光学开关，气体传感器的复合材料增强填料。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shear-Exfoliated Phosphorene for Rechargeable Nanoscale Battery
原子薄的黑磷（称为磷烯）的发现有望用作石墨烯和过渡金属二硫属化物的替代二维材料，特别是作为锂离子电池（LIB）的阳极材料。然而，目前散装黑磷（BP）仍然遭受快速容量衰减，这导致差的可再充电性能。在这里，我们第一次使用原位透射电子显微镜（TEM）构建纳米级磷烯LIB和可视化的能力衰减机制厚多层磷烯实时捕获脱锂诱导的结构分解，降低电导率，从而导致锂化Li 3 P相的不可逆性。我们进一步证明，少层磷烯成功地规避了结构分解，并拥有优越的结构可折叠性，即使受到多循环锂化/脱锂过程和随之而来的巨大体积膨胀。这一发现提供了新的实验见解，厚度依赖的锂在磷烯扩散动力学。此外，已经开发了一种可扩展的液相剪切剥离路线，仅通过具有剪切速率阈值的高速剪切混合器甚至家用厨房搅拌机来生产高质量的单层或少层磷烯，这将为可充电磷烯纳米电池将来可以转移到工业化放大后在LIB中的潜在大规模应用铺平道路。
2015-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of thin-film black phosphorus on a flexible substrate
我们报告了一种可扩展的方法来合成一个大面积（高达4毫米）的薄黑磷（BP）薄膜上的柔性基板。我们首先在柔性聚酯基底上沉积一层赤磷（RP）薄膜，然后在室温下在高压多砧室中将其转化为BP。拉曼光谱和透射电子显微镜测量证实了形成的纳米晶体BP薄膜的厚度约为40 nm。光学表征表明，在转换BP的带隙约为0.28 eV，在剥离的薄膜中测得的带隙类似。薄膜BP晶体管表现出约0.5 cm 2/Vs的场效应迁移率，这可能会进一步提高在高温下的转换过程的优化。我们的工作为将来大规模、高质量的薄膜黑磷的示范开辟了道路。
2015-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Edge phonons in black phosphorus
剥离黑磷是近年来出现的一种新型二维晶体，由于其独特的各向异性晶体结构和电子能带结构，在电子学、光电子学和光子学领域具有潜在的重要应用。尽管层状晶体的边缘具有一系列奇异特性，其表征和开发对于器件开发至关重要，但黑磷的边缘仍然很难表征。本文利用拉曼光谱和密度泛函理论计算，对不同黑磷边缘附近的原子结构和声子行为进行了实验和理论研究。偏振拉曼结果显示在样品的边缘出现了新的模式，它们的光谱依赖于边缘的原子结构（锯齿形或扶手椅形）。理论模拟证实了这些新的模式是由于体材料中的边缘声子态所引起的，并且起源于晶格终止重排。
2016-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Access and in situ Growth of Phosphorene-Precursor Black Phosphorus
以赤磷和Sn/SnI_4为矿化剂，通过短程输运反应生长出正交黑磷单晶。几毫米的尺寸可以实现高晶体质量和纯度，使得大面积制备单层或多层磷烯成为可能。原位中子衍射研究已经进行了解决黑磷的形成。黑磷直接通过气相形成，没有任何其他中间相的出现。在将起始材料从500 °C的高温冷却下来之后开始晶体生长。
2014-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Isolation and characterization of few-layer black phosphorus
分离和表征的机械剥离的黑磷薄片的厚度下降到两个单层。已经开发了机械剥离方法的修改，其提供比常规机械剥离更高的原子级薄片的产率。我们提出了一般的指导方针，以确定使用光学显微镜，拉曼光谱和透射电子显微镜的层数在一个快速和可靠的方式。此外，我们证明，剥离的薄片是高度结晶的，它们是稳定的，即使在独立的形式，通过拉曼光谱和透射电子显微镜测量。通过密度泛函理论计算发现，能带结构具有很强的厚度依赖性。激子结合能，在有效质量近似下，也计算了不同层数。我们的计算结果的光学间隙是一致的初步的光致发光的薄片上的结果。最后，我们研究了黑磷薄片的环境稳定性，发现该薄片是非常亲水的，并且长期暴露于空气水分中会将黑磷蚀刻掉。尽管如此，我们证明了薄片的老化是足够慢的，以允许制造具有强双极行为的场效应晶体管。密度泛函理论的计算也使我们对水引起的黑磷的结构和电子性质的变化有了更深入的了解。
2014-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Black Phosphorus-Polymer Composites for Pulsed Lasers
黑磷具有直接带隙和近红外波段的强共振吸收，是一种很有前途的通信材料。然而，依赖于黑磷中的超快光载流子动力学以及光学非线性的超快非线性光子应用仍然未被探索。在这项工作中，我们研究了溶液剥离的BP的非线性光学性质，并证明了BP作为一种新的可饱和吸收体用于光纤激光器的高能量脉冲产生。为了避免BP的氧化和降解，我们用在感兴趣的光谱范围内光学透明的聚合物基体来封装BP，以形成复合物。采用两种制备方法制备了BP-聚合物复合膜，并将其作为非线性介质进一步引入光纤激光器腔中。BP显示出非常快的载流子动力学，BP-聚合物复合物具有10.6%的调制深度。实现了高稳定的调Q脉冲产生，单脉冲能量约为194 nJ。这种黑磷-聚合物复合物薄膜的易于处理为更广泛的应用提供了新的机会，例如光学传感、信号处理和光调制。
2015-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Exfoliation of Few-Layer Black Phosphorus in Low-Boiling-Point Solvents and Its Application in Li-Ion Batteries
黑磷的液相剥离是大规模生产磷烯和少层黑磷的重要途径。在尖端技术中利用这种剥离材料，例如，然而，在柔性电子器件和能量存储中，由于BP的LPE通常在高沸点和有毒溶剂中进行的事实而受到限制。事实上，溶剂残留物在实际应用中对器件性能有害;因此，完全去除溶剂至关重要。在这里，我们通过在不同的低沸点溶剂中剥离BP来解决这些问题。在这些溶剂中，我们发现丙酮也提供高浓度的剥离BP，导致产生平均横向尺寸和厚度为c.a. 30和7 nm。使用丙酮从大块晶体生产缺陷较少的少层BP薄片（FL-BP丙酮）是一种简单的方法，由于溶剂的快速蒸发，该方法能够快速制备均匀的薄膜。这里生产的BP薄片的边缘与本体原子的比率，结合用于剥离过程的低沸点溶剂的使用，表明这些薄膜是有前途的锂离子电池阳极。为此，我们测试了具有FL-BP丙酮阳极的锂离子半电池，在100 mA/g的电流密度下，在100次充电/放电循环中实现了480 mAh/g的可逆比容量。此外，对于FL-BP丙酮基阳极，在高电流密度下实现了345 mAh/g的可逆比容量（即，1 A/g）。这些研究结果表明，FL-BP丙酮基电池是有前途的设计方面的快速充电/放电装置。总的来说，所提出的工艺是朝着基于磷烯的器件的制造前进了一步。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Carrier Dynamics and Transient Photobleaching in Thin Layers of Black Phosphorus
我们提出了偏振分辨瞬态透射测量多层黑磷。无背景双色泵浦-探测光谱测量进行机械剥离的黑磷薄片，已转移到一个大的带隙，碳化硅衬底。蓝移的泵浦脉冲（780 nm）在与测量分辨率（数百fs）相称的时间尺度上引起探测脉冲（1560 nm）的增加的透射。在初始泵浦诱导透明之后，观察到瞬态翻转和较慢增强吸收的迹象。这种扩展吸收的特征在于两个弛豫时间尺度为180 ps和1.3 ns。饱和峰归因于泡利阻塞，而扩展吸收归因于泵浦诱导载流子的Drude响应。黑磷中的各向异性载流子迁移率导致Drude吸收的不同权重，这取决于探测偏振，这在泵浦-探测信号的振幅中很容易观察到。
2015-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Black-Phosphorus Terahertz Photodetectors
石墨烯的发现和相关的迷人功能引发了对无机二维（2D）材料的前所未有的兴趣。尽管在各种光子学应用中有着令人印象深刻的影响，但能隙的缺乏阻碍了它在许多光电子器件中的广泛应用。新型二维材料的最新进展，如过渡金属二硫属化物或原子薄的元素材料（如硅烯，锗烯和磷烯），承诺革命性的步骤变化。在这里，我们设计了第一个利用少层磷烯的室温太赫兹（THz）频率探测器，例如，一种10 nm厚的片状剥落的结晶黑磷（BP），作为场效应晶体管（FET）的有源沟道。通过利用BP的直接带隙在绝缘和导电状态之间完全切换，并通过设计适当的天线进行有效的光捕获，我们达到了与商业检测技术相当的检测性能，提供了基于磷的有源THz器件的第一个技术演示。
2018-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Accessing the transport properties of pristine few-layer black phosphorus by van der Waals passivation in inert atmosphere
超薄黑磷，或磷烯，是第二个已知的基本二维材料，可以从大块范德华晶体剥离。与石墨烯不同，它是一种具有相当大带隙的半导体，其优异的电子特性使其在晶体管、逻辑和光电子器件中的应用具有吸引力。然而，它也是第一个被广泛研究的二维电子材料在暴露于环境空气时发生降解。因此，需要一种钝化方法来研究固有的材料性质，了解氧化如何影响物理输运性质，并使磷烯的未来应用成为可能。在这里，我们证明了原子级薄的石墨烯和六方氮化硼晶体可用于钝化炭黑磷。我们报告说，几层原始的黑磷通道钝化在惰性气体环境中，没有任何事先暴露于空气中，表现出极大地改善了n型电荷传输导致对称的电子和空穴跨导特性。我们将这些结果归因于在空气暴露的样品中氧受体状态的形成，与原始钝化黑磷相比，氧受体状态极大地扰乱了能带结构。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Black Phosphorus n-type doping by Cu: a microscopic surface investigation
利用扫描隧道显微镜（STM）和光谱（STS）研究了铜对剥离态黑磷（bP）的表面电荷转移掺杂。隧穿谱显示了对应于Cu岛的能隙，这归因于库仑阻塞现象。此外，使用跨小铜岛的线光谱测量，我们利用当地调查的潜力，表明铜对bP的n型掺杂效应是短程的。这些实验结果证实了第一性原理模拟，它量化的集群大小的作用，为一个有效的n型掺杂的bP和解释的库仑阻塞的最上层的bP层从底层的铜簇驱动的电子去耦。我们的研究结果提供了新的理解，难以检索的运输测量，掺杂的bP铜，这似乎是有前途的实施超尖锐pn结的bP。
2022-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly Modulated Ambipolar Characteristics of Few-layer Black Phosphorus in Oxygen
二维黑磷已被配置为场效应晶体管，显示出固有的对称双极输运特性。在这里，我们展示了强烈调制的双极特性的几层黑磷在氧气中。纯氧暴露可以显著降低黑磷的电子迁移率，而不降低空穴传输。在氩气中退火后，输运特性几乎可以恢复。这表明氧分子被物理吸附在黑磷上。相比之下，光照射后的氧气暴露表现出显着的衰减的电子和空穴传输，源于黑磷的光活化氧化，这是证实了原位X-射线光电子能谱学表征。我们的研究结果阐明了氧在调节黑磷双极特性中的主导作用，从而为基于黑磷的互补电子器件的设计提供了更深入的见解。
2016-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Environmental instability of few-layer black phosphorus
研究了机械剥离少层黑磷（BP）的环境不稳定性。从连续几天的测量薄片地形，我们观察到超过200%的体积增加，由于从空气中的水分冷凝。我们发现，长期暴露于环境条件下的结果在一个逐层的蚀刻过程中的BP薄片。有趣的是，薄片可以被蚀刻到单层（磷烯）厚度。BP对水的强烈亲和力极大地改变了在环境条件下测量的制造场效应晶体管（FET）的性能。在暴露于空气中时，我们区分两个时间尺度的掺杂BP FET transfer characteristics：一个短的时间尺度（分钟），其中发生的阈值电压的偏移由于物理吸附的氧和氮，和一个长的时间尺度（小时），其中发生的p型掺杂从水的吸收。在空气中的BP FET的连续测量揭示了由于逐层蚀刻过程，几天后沟道材料的最终退化和击穿。
2015-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Magnetotransport in a Black Phosphorus Naked Quantum Well
黑磷（bP）是第二种已知的具有层状晶体结构的元素同素异形体，其可以机械剥离至原子层厚度。我们已经制造了bP裸量子阱的背栅场效应晶体管的几何形状与bP的厚度范围从$6\pm1$ nm到$47\pm1$ nm。使用封装聚合物覆盖层，我们已经抑制了bP氧化，并观察到场效应迁移率高达600厘米$^2$ /Vs和开/关电流比超过$10^5$。重要的是，在高达35 T的磁输运测量中观察到的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡揭示了在bP/氧化物界面的积累层中存在具有薛定谔费米子特征的2-D空穴气。我们的工作证明了二维电子结构和二维原子结构是相互独立的。二维载流子限制可以在层状半导体材料中实现，而不必接近原子层厚度，这对于在少数层限制中变得越来越反应性的材料例如bP是有利的。
2014-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polymer-based black phosphorus (bP) hybrid materials by in situ radical polymerization: an effective tool to exfoliate bP and stabilize bP nanoflakes
黑磷（bP）最近被研究用于下一代纳米电子多功能器件。然而，剥离的bP（bP纳米片）对水分和空气的固有不稳定性到目前为止已经掩盖了其实际实施。为了有助于填补这一空白，我们在这里报道了新的混合聚合物基材料的制备，其中bP纳米片表现出显着改善的稳定性。新材料已通过不同的合成途径制备，包括：i）常规液相剥离的bP（在DMSO中）与PMMA溶液的混合; ii）bP在聚合物溶液中的直接剥离; iii）在液体单体（甲基丙烯酸甲酯，MMA）中剥离bP之后的原位自由基聚合。这最后一种方法涉及的制备稳定的悬浮液的bPn-MMA的超声辅助液相剥离（LPE）的bP在MMA的存在下，然后通过自由基聚合。的混合动力车的特性进行了比较，以评估的bP的分散和有效性的bPn的界面相互作用的聚合物链，旨在其长期的环境稳定。当杂化材料通过原位聚合制备时，bPn的钝化结果特别有效。通过使用这种合成方法，即使具有分散梯度（聚集体的尺寸），纳米片也能保持其化学结构不被氧化（如拉曼和31 P-固态NMR研究所证明的），并且对空气和UV光暴露特别稳定。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Angstrom-wide conductive channels in black phosphorus by Cu intercalation
插层是改善和调制二维材料性能的有效方法。即使如此，在原子尺度上的空间控制嵌入，这是重要的引入和调制的性能，还没有成功，由于在控制嵌入物的扩散的困难。在这里，我们展示了通过Cu嵌入在黑磷中形成的埃宽的导电通道（~4.3 A）。采用透射电子显微镜原位观察、密度泛函理论计算和导电原子力显微镜等方法，对Cu在黑磷中的原子结构、微观结构效应、嵌入机理以及电子性质的局域变化进行了深入研究。
2021-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Photodegradation and Thermal Effects in Violet Phosphorus
本文系统研究了紫磷的光降解与热效应，揭示了波长和光照时长对降解速率的影响，并通过低温光致发光和变温拉曼光谱阐明了激子行为及高温稳定性，为紫磷光电子应用提供了依据。
2023-09-23 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure polymeric nitrogen allotrope with the black phosphorus structure
多氮相的研究对于基础科学和新型高能量密度材料的设计具有重要意义。在金刚石对顶砧单元中，在140 GPa下激光加热纯氮导致具有黑磷结构的聚合氮同素异形体bp-N的合成。利用同步辐射单晶X射线衍射原位鉴定了该结构，并通过拉曼光谱和密度泛函理论计算进一步研究。bp-N的发现使氮与较重的氮族元素一致，解决了关于聚合氮相的不一致性，并提供了对极端密度下多氮排列的见解。
2020-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Sublimation: a Scalable and Controllable Thinning Method for the Fabrication of Few-Layer Black Phosphorus
在这项工作中，我们报告了在低于600 K的加热下黑磷的均匀逐层升华。拉曼光谱和二维拉曼成像证实了热减薄后BP样品的均匀性和结晶性。用这种方法制备了一种面积为180 μ m^2的均匀结晶双层黑磷薄片。未观察到微米级缺陷。在500 K和550 K时，BP的升华速率分别为0.18 nm / min和1.5 nm / min。建立了室温和高温拉曼峰强度比Si/A2 g与BP厚度的关系，用于原位厚度测定。升华减薄法是一种可控、可规模化的制备少层黑磷的方法。
2017-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Exfoliated and Epitaxial Hexagonal Boron Nitride
面元氮化硼（hBN）是范德华异质结构中的重要组分，因为它提供了高质量和弱相互作用的界面，从而保持了相邻材料的电子特性。虽然已经使用电子输运和光学探针对hBN的剥离薄片进行了广泛的研究，但是缺乏对能量和动量依赖的电子激发光谱的详细实验测量。在这里，我们直接确定了完整的价带（VB）的电子结构的微米级剥离片的hBN使用角分辨光电子能谱与微米空间分辨率。我们确定的π-和σ-带色散，hBN堆叠顺序，并确定总VB带宽为19.4 eV。我们将这些结果与使用环硼氮烷前体在碳化硅上原位生长的石墨烯上外延hBN的电子结构数据进行比较。用光电子显微镜研究了外延生长和电子性质.我们的测量结果表明，hBN的基本电子性质是高度依赖于制造策略。
2018-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Device Perspective for Black Phosphorus Field-Effect Transistors: Contact Resistance, Ambipolar and Scaling
虽然已经成功地剥离了单层黑磷（BP）或磷烯（phosphorene），并对其光学性质进行了探索，但器件的大部分电性能都表现在少层磷烯和超薄BP膜上。本文研究了超薄BP场效应晶体管沟道长度的缩放，并讨论了一种利用不同接触金属改变晶体管特性的方案。通过研究不同沟道长度下晶体管的行为，可以从传输长度法（TLM）中提取接触电阻。对于不同的接触金属，我们发现，金属/BP界面有不同的肖特基势垒高度，导致接触电阻的显着差异，这是很大的不同，从以前的研究过渡金属二硫属化物（TMDs），如MoS 2，其中费米能级被强烈钉扎在金属/MoS 2界面的导带边缘附近。BP晶体管的本质是肖特基势垒FET，其中通过调节两个触点处的肖特基势垒来控制导通和关断状态。我们还观察了具有增强的n型漏电流的BP晶体管的双极特性，并证明了通过控制栅极偏置和漏极偏置，p型载流子可以容易地转移到n型或反之亦然，显示了实现BP CMOS逻辑电路的潜力。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
New strategy for black phosphorus crystal growth through ternary clathrate
本文报道了一种新的合成方法，在较低的合成温度和压力下，通过三元包合物Sn $_{24}$ P $_{22-x}$ I $_8$生长大尺寸黑磷（Black-P）晶体。黑磷晶体在原来的固体包合物所在的位置原位生长，这表明化学气相矿化剂对黑磷的形成并不起关键作用。更详细的系统研究表明，三元笼形化合物Sn $_{24}$ P $_{22-x}$ I $_8$中的P空位对后续由磷蒸气合成Black-P具有重要作用，Black-P晶体的生长可能遵循汽-固-固（VSS）模型。在机械切割的薄片上，从霍尔测量获得的室温迁移率μ为约350 $cm^2/Vs$，其中可见明显的微裂纹。所获得的高迁移率值进一步表明通过该途径合成的Black-P晶体的高质量。
2017-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Study of Black Phosphorus Using Angle-Resolved Polarized Raman Spectroscopy with 442 nm Excitation
我们研究了10至200 nm厚的黑色磷片SiO2/Si和聚酰亚胺基板上的角分辨偏振拉曼光谱（ARPRS），使用442 nm的激发波长。结果表明，442 nm激发的ARPRS可以提供明确的，方便的，非破坏性和快速确定BP的晶体取向。研究了拉曼光谱和拉曼张量元的衬底和厚度依赖性。这些依赖关系被证明是受拉曼激发激光加热效应。通过与高温下的原位拉曼测量进行比较，我们能够量化激光加热效应，这对于聚酰亚胺衬底上的BP的拉曼测量是重要的且难以避免的，因为衬底的导热性差。通过衬底加热的热处理被示出对SiO2/Si衬底上的BP具有显著影响，但由于较小的热膨胀失配，对聚酰亚胺上的BP没有显著影响。我们的研究结果提供了重要的见解的拉曼光谱表征BP在不同的基板上。
2016-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Surface buckling of phosphorene materials: determination, origin and influence on electronic structure
利用高空间分辨低能电子显微镜（LEEM）系统，利用表面灵敏动态微斑低能电子衍射（μLEED）分析技术，对磷烯晶体材料的表面结构进行了研究。研究了300 K下（\textit{i}）晶体解理的黑磷（BP）样品和573 K真空退火的（\textit{ii}）剥离的约10 nm厚的少层磷烯（FLP）样品。在这两个样品中，分别测量到0.22 μ m和0.30 μ m的显著表面屈曲，这比先前报道的大一个数量级。使用第一性原理计算，表面空位的存在不仅归因于BP和FLP中的表面屈曲，而且还归因于先前报道的磷烯材料的本征空穴掺杂。
2017-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Observation of tunable bandgap and anisotropic Dirac semimetal state in black phosphorus
黑磷由磷烯的堆叠层组成，磷烯是一种具有前景的器件特性的二维半导体。我们报道了利用原位表面掺杂技术在少层掺钾黑磷中实现宽可调带隙。通过能带结构的测量和计算，我们证明了一个垂直的电场从掺杂剂调制的带隙由于巨大的斯塔克效应和调谐的材料从一个中等的间隙半导体带反转半金属。在这个带反转的临界场，材料变成具有各向异性色散的狄拉克半金属，在扶手椅上线性，在Z字形方向上二次。黑磷的可调谐能带结构可以允许在电子和光电子器件的设计和优化中具有很大的灵活性。
2015-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons in atomically thin black phosphorus
利用拉曼光谱和光致发光光谱研究了在氩气气氛下机械剥离块状晶体得到的单层黑磷的光学性质。拉曼光谱，在原位进行相同的薄片的光致发光测量，证明了单层字符的研究样品。的发射光谱，占主导地位的激子效应，显示预期的平面各向异性。由于不同的介电屏蔽，发射能量取决于薄片放置在其上的基底的类型。最后，随着温度的升高发射的蓝移很好地描述了使用两个振荡器模型的带隙的温度依赖性。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phosphorus Nanotubes from Chemical Cleavage
该研究提出利用硫掺杂裂解紫磷和纤维状红磷双层管状结构制备线性一维磷纳米管的策略，其具18%拉伸应变耐受性、1.57 eV大激子结合能等特性，在多领域应用潜力大。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Melting curve of black phosphorus: evidence for a solid-liquid-liquid triple point
本文利用同步辐射X射线衍射和基于黑磷各向异性P-T响应的原位计量方法，精确测定了黑磷的熔化曲线，证实并定位了固-液-液三相点，并揭示了低压区液-固转变的不可逆性。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Anisotropic thermo-mechanical response of layered hexagonal boron nitride and black phosphorus: application as a simultaneous pressure and temperature sensor
本研究利用原位高温高压同步辐射X射线衍射精确测量hBN与bP沿晶轴的热膨胀和压缩率，并基于bP的各向异性提出其可作为0–5 GPa、298–1700 K范围内的温压同测传感器。
2023-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi-two-dimensional thermoelectricity in SnSe
硒化亚锡是一种层状半导体，是黑磷的极性类似物，作为热电材料具有很大的兴趣。不寻常的是，空穴掺杂的SnSe在高电导率下支持大的塞贝克系数，这至今尚未得到解释。角分辨光发射光谱、光反射光谱和磁输运测量揭示了多谷价带结构和准二维色散，实现了Hicks-Dresselhaus热电，有助于在高载流子密度下的高塞贝克系数。我们进一步证明，在剥离的SnSe晶体管的空穴积累层表现出高达$250~\mathrm{cm^2/Vs}$在$T=1.3~\mathrm{K}$的场效应迁移率。因此，SnSe被发现是一种高品质的，准二维半导体热电应用的理想选择。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chaos Phase Induced Mass-producible Monolayer Two-dimensional Material
晶体相是一种原子在三维晶格中周期性排列的相，但对“非晶相”的研究却很少。在这里，通过从笼状双环杯[2]芳烃[2]三嗪构建块开始，构建了一个全新的二维MOF，其中两个相邻的二维晶体层之间存在极弱的层间相互作用。层间滑移在外界扰动下发生，导致晶格一维周期性的丧失，在晶体和非晶相之间产生一个过渡相--混沌相，微观尺度上是非周期的，而介观尺度上是有序的。这种混沌相二维多功能薄膜是一种无序的类黑磷三维自组装层，具有良好的机械强度，厚度为1.15 nm。大体积的2D-M0 F材料容易被剥离成具有前所未有的均匀性和均匀性以及先前未达到的横向尺寸（>10 μ π ι）的克级单层纳米片，这是第一种可大规模生产的单层2D材料，并且可以在基底上形成晶片级膜。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
In-situ electronic characterization of graphene nanoconstrictions fabricated in a transmission electron microscope
我们报告了在透射电子显微镜（TEM）中制造的高质量石墨烯纳米收缩（GNC）的电子测量，以及GNC电导的首次测量，收缩宽度精确测量到1 nm。为了产生GNC，使用通过化学气相沉积生长的少层石墨烯制造自由悬浮的石墨烯带。将带加载到TEM中，并使用电流退火程序来清洁材料并改善其电子特性。然后使用TEM束将GNC雕刻成1 - 700 nm范围内的一系列所需宽度;在每个雕刻步骤之后，通过TEM对样品进行成像并原位测量其电子特性。发现GNC电导显著高，与类似尺寸的剥离的石墨烯样品的电导相当。GNC电导随宽度变化约为，其中w是以纳米为单位的收缩宽度。GNC支持大于120 \muA /nm 2的电流密度，比先前报道的石墨烯纳米带高两个数量级，比铜高2000倍。
2011-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Facilitating Atom Probe Tomography of 2D MXene Films by In Situ Sputtering
针对二维 MXene 薄膜原子探针层析成像分析中样品易碎的问题，提出通过原位溅射涂覆稳定自支撑薄膜样品的方法，为其他二维材料的原子探针分析提供了可行路径。
2023-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reflection high-energy electron diffraction and scanning tunneling microscopy study of InP(001) surface reconstructions
用原位反射高能电子衍射（RHEED）和扫描隧道显微镜（STM）研究了分子束外延制备的InP（001）表面的重构。生长室包含一个高度精确的温度测量系统，并使用固体源，破碎的磷，带阀的泻流室。用RHEED在三个主要方向上分析了五个InP（001）的重构。在固定的P2通量下，降低衬底温度给出以下重建：c（2x 8），（2x 4），（2x 1），（2x2）和c（4x 4）。在原位STM图像显示，只有两个这些重建在真实空间中产生长程周期性。InP（001）不形成富金属（4x 2）重构，这是令人惊讶的，因为（4x 2）重构已经被称为通用表面重构，因为所有III-V（001）表面被认为有利于其形成。
2015-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mass Production of Two-Dimensional Materials by Intermediate-Assisted Grinding Exfoliation
二维（2D）材料的可扩展和高效生产是其商业用途的先决条件。目前，只有石墨烯和氧化石墨烯可以以吨级规模生产，无法如此大规模生产其他2D材料阻碍了它们的技术应用。在这里，我们报告了一种研磨剥离方法，该方法使用微颗粒作为力中间体，将施加的压缩力分解为许多小的剪切力，从而引起层材料的高效剥离。该方法被称为中间体辅助研磨剥离（iMAGE），可用于许多2D材料的大规模生产。例如，我们已经将块状h-BN剥离成具有大薄片尺寸、高质量和结构完整性的2D h-BN，具有67%的高剥离产率、0.3 g h-1的高生产速率和3.01 × 10^6 J g-1的低能耗。生产率和能耗比以往的结果好一到两个数量级。除h-BN外，iMAGE技术还可用于石墨、黑磷、过渡金属二硫属化物、金属氧化物等各种层状材料的剥离，证明了其通用性。辉钼矿精矿是一种天然的低成本和丰富的矿物，被用作2D MoS 2薄片的大规模剥离生产的演示。我们的工作表明了iMAGE方法在生产大量各种2D材料方面的巨大潜力，这为其商业应用铺平了道路。
2020-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spectroscopic characterization of graphene films grown on Pt (111) surface by chemical vapor deposition of ethylene
本工作报告了通过在高真空中在保持在高温下的良好取向和仔细清洁的Pt（111）晶体表面上化学气相沉积（CVD）乙烯制备的石墨烯膜的独特性质。原位和非原位表征技术（低能电子衍射，高分辨率电子能量损失谱，扫描电子显微镜和拉曼显微光谱）在这里使用的指示的单层区域和两个不同的取向的石墨烯片相对于Pt（111）衬底的存在下的流行。在大多数沉积区域中，发现石墨烯晶格的压缩应力的证据，这是金属基底上生长过程的净结果。这种生长在Pt（111）上的石墨烯膜相对于Si/SiO2上的剥离的石墨烯表现出较低的有序度和均匀度，正如通常对于金属上的石墨烯所发现的那样，但是几种表征技术表明比先前在相同金属基底上的沉积实验中更好的质量。
2013-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conduction modulation of solution-processed two-dimensional materials
本文提出利用斯塔克效应和铁电局域场对溶液法制备二维材料进行电导调控，以MoS2为例实现超过10^5的开关比，并通过理论计算与光谱分析揭示其电荷重新分布机制，为低维材料电子器件应用开辟新途径。
2023-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
