黑磷（bP）已经成为二维材料类别中一个有趣的补充。对这种材料的表面科学研究非常感兴趣，但它们受到bP对氧气和水的高反应性的阻碍，这是扫描隧道显微镜（STM）实验的一个主要挑战。因此，这些研究中的绝大多数都是通过原位切割大块晶体来进行的。在这里，我们提出了一个研究的表面改性剥离后的磷酸盐薄片连续退火步骤，高达550 ℃，远高于升华温度的磷酸盐。特别是，我们的注意力集中在375 C - 400 C的温度范围内，当升华开始时，从表面的受控脱附发生在形成特征良好排列的陨石坑的同时。关于这些陨石坑的晶体学方向，文献中有一个公开的争论，它们是沿着Z字形还是扶手椅方向排列。由于STM提供的原子分辨率，我们能够确定陨石坑相对于bP晶体的方向：陨石坑的长轴沿着bP的Z字形方向排列。这使我们能够解决争议，而且，提供洞察力的基础解吸机制导致陨石坑的形成。
英文摘要：
Black Phosphorus (bP) has emerged as an interesting addition to the category of two-dimensional materials. Surface-science studies on this material are of great interest, but they are hampered by bP's high reactivity to oxygen and water, a major challenge to scanning tunneling microscopy (STM) experiments. As a consequence, the large majority of these studies were performed by cleaving a bulk crystal in situ. Here we present a study of surface modifications on exfoliated bP flakes upon consecutive annealing steps, up to 550 C, well above the sublimation temperature of bP. In particular, our attention is focused on the temperature range 375 C - 400 C, when sublimation starts, and a controlled desorption from the surface occurs alongside with the formation of characteristic well-aligned craters. There is an open debate in the literature about the crystallographic orientation of these craters, whether they align along the zigzag or the armchair direction. Thanks to the atomic resolution provided by STM, we are able to identify the orientation of the craters with respect to the bP crystal: the long axis of the craters is aligned along the zigzag direction of bP. This allows us to solve the controversy, and, moreover, to provide insight in the underlying desorption mechanism leading to crater formation.
Effective Passivation of Exfoliated Black Phosphorus Transistors against Ambient Degradation
发现未包封的剥离的黑磷（BP）薄片在暴露于环境条件时发生化学降解。原子力显微镜，静电力显微镜，透射电子显微镜，X-射线光电子能谱学，和傅里叶变换红外光谱表征的结构和化学的降解过程中，表明O2饱和H2O不可逆地与BP反应，形成氧化磷物种。这一解释得到了以下观察结果的进一步支持：与亲水性SiO2相比，疏水性十八烷基三氯硅烷自组装单层和H-Si（111）上的BP降解发生得更快。对于未封装的BP场效应晶体管，环境退化导致在环境中6小时后阈值电压大幅增加，随后在48小时后FET电流开/关比和迁移率降低约10^3。原子层沉积的AlOx覆盖层有效地抑制了环境退化，允许封装的BP FET在环境中保持约10^3的高开/关比和约100 cm 2/（V*s）的迁移率超过两周。这项工作表明，BP的环境降解，可以有效地管理时，薄片充分钝化。反过来，我们提高BP环境稳定性的战略将加速BP在电子和光电应用中的实施。
Phosphorus oxide gate dielectric for black phosphorus field effect transistors
层状半导体黑磷（bP）的环境稳定性仍然是一个挑战。已知通过用氧等离子体的反应性离子蚀刻生长的具有磷氧化物POx的bP表面的钝化提高剥离的bP薄片的光致发光效率。我们应用磷氧化物钝化在制造的bP场效应晶体管使用的栅极叠层组成的POx层生长的反应离子蚀刻，然后由原子层沉积的Al 2 O 3。我们观察到室温顶栅迁移率为115厘米2/Vs在环境条件下，我们归因于低缺陷密度的bP/POx接口。
Black Phosphorus-Monolayer MoS2 van der Waals Heterojunction P-N Diode
Phosphorene是一种基本的2D材料，它是黑磷的单层，最近已经被机械剥离。在其块体形式中，黑磷显示出高载流子迁移率（~10000 cm 2/Vs）和~0.3 eV的直接带隙。性能良好的p型场效应晶体管，迁移率高达1000 cm 2/Vs，以及光电晶体管，已被证明在几层黑磷，显示其电子和光电子应用的前景，由于其高空穴迁移率和厚度依赖性的直接带隙。然而，现代电子和光电子器件的基本构件pn结尚未基于黑磷实现。在本文中，我们展示了一种基于p型黑磷/n型单层MoS 2范德华p-n异质结的栅极可调p-n二极管。在光照下，这些超薄p-n二极管在633 nm波长处显示出418 mA/W的最大光电探测响应率，以及0.3%的外量子效率的光伏能量转换。这些p-n二极管显示出用于宽带光电探测和太阳能收集的前景。
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。
