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產(chǎn)品分類

熒光標(biāo)記

多孔納米

硅襯底上生長高結(jié)晶性黑磷薄膜的介紹(厚度尺寸可定制)

發(fā)布時間：2021-04-30 作者：axc 分享到：

黑磷是一種具有高載流子遷移率、0.3~1.5 eV隨厚度可調(diào)直接帶隙以及各向異性等**性質(zhì)的二維層狀半導(dǎo)體材料，在新型電子和光電子器件等領(lǐng)域，如高遷移率場效應(yīng)晶體管、室溫寬波段紅外探測器及多光譜高分辨成像等方面具有獨(dú)特的應(yīng)用，受到廣泛關(guān)注。然而，黑磷的大規(guī)模應(yīng)用開發(fā)迄今仍受限于大面積、**薄膜的制備。傳統(tǒng)上，黑磷可以通過高溫高壓、汞催化或從鉍溶液中重結(jié)晶等方法來制備。通過礦化劑輔助氣相輸運(yùn)法（CVT）則可進(jìn)一步提高其產(chǎn)率和結(jié)晶度。但是，這些方法僅可獲得黑磷晶體塊材，很難直接在襯底上生長黑磷薄膜。最近，我們通過脈沖激光沉積或借鑒高溫高壓法嘗試在介質(zhì)襯底上直接生長黑磷薄膜。然而，獲得的薄膜多為非晶態(tài)，晶粒尺寸小、遷移率等電學(xué)性能不理想，離實(shí)際應(yīng)用需求相距甚遠(yuǎn)。盡管很多研究都做出了巨大的努力，但如何在基底上實(shí)現(xiàn)黑磷成核進(jìn)而高結(jié)晶性薄膜的可控生長依然是一大挑戰(zhàn)。

在這研究過程中，我們開發(fā)了一種新的生長策略，引入緩沖層Au3SnP7作為成核點(diǎn)，誘導(dǎo)黑磷在介質(zhì)基底上的成核生長。在以往報道的CVT方法中，以Au或AuSn作為前驅(qū)體生長黑磷晶體時，Au3SnP7是其中重要的中間產(chǎn)物之一。我們考慮以Au3SnP7來誘導(dǎo)黑磷成核，主要是注意到兩點(diǎn)：

1.是Au3SnP7在黑磷生長過程中可以非常穩(wěn)定地存在；

2.是其（010）面的磷原子排布與黑磷（100）面具有匹配的原子結(jié)構(gòu)。

基于此，我們通過在襯底上生成Au3SnP7來控制黑磷的成核和生長。其中Au3SnP7的形成是將沉積了Au薄膜的硅襯底與紅磷、Sn、SnI4前驅(qū)體一起在真空封管中加熱獲得，其形貌通常為分散在硅襯底上的規(guī)則形狀晶體，尺寸數(shù)百納米。在隨后的保溫過程中，發(fā)生P4相向黑磷相的轉(zhuǎn)變并在Au3SnP7緩沖層上外延成核。這一假定可以從高分辨截面TEM圖像得到應(yīng)證，可以清晰看到黑磷與Au3SnP7有序共存以及它們之間原子級平滑的界面。隨后，在持續(xù)的磷源供給及降溫過程中，會觀察到過渡態(tài)黑磷納米片產(chǎn)物及其在硅襯底上的生長、融合，**獲得表面平整潔凈的連續(xù)黑磷薄膜。

在生長過程中，P4蒸氣的過快輸運(yùn)不利于黑磷薄膜形貌、厚度的控制。為了實(shí)現(xiàn)可控的黑磷薄膜生長，我們設(shè)計(jì)了幾種方法來減少參與相變轉(zhuǎn)化的P4源。其一，將紅磷置于低溫側(cè)，而黑磷薄膜的生長置于遠(yuǎn)端的高溫側(cè)。由此，升華而成的P4分子需經(jīng)歷逆溫度梯度的熱動力學(xué)輸運(yùn)到生長的襯底端，其輸運(yùn)速度及參與反應(yīng)的量得以**控制。此外，將多片鍍有Au膜的硅襯底疊放，利用襯底之間非常狹小的間隙來限制擴(kuò)散進(jìn)入襯底間、在Au3SnP7緩沖層上實(shí)際參與生長的P4分子的量。通過這些策略，可以在硅襯底上生長出厚度從幾納米到幾百納米可調(diào)的黑磷薄膜。隨著厚度的增加，可獲得的薄膜尺寸也相應(yīng)越大。當(dāng)厚度約為100 nm或以上時，很容易生長出幾百微米至亞毫米大小的黑磷薄膜。

在生長過程中，P4蒸氣的過快輸運(yùn)不利于黑磷薄膜形貌、厚度的控制。為了實(shí)現(xiàn)可控的黑磷薄膜生長，設(shè)計(jì)了幾種方法來減少參與相變轉(zhuǎn)化的P4源。其一，將紅磷置于低溫側(cè)，而黑磷薄膜的生長置于遠(yuǎn)端的高溫側(cè)。由此，升華而成的P4分子需經(jīng)歷逆溫度梯度的熱動力學(xué)輸運(yùn)到生長的襯底端，其輸運(yùn)速度及參與反應(yīng)的量得以**控制。此外，將多片鍍有Au膜的硅襯底疊放，利用襯底之間非常狹小的間隙來限制擴(kuò)散進(jìn)入襯底間、在Au3SnP7緩沖層上實(shí)際參與生長的P4分子的量。通過這些策略，可以在硅襯底上生長出厚度從幾納米到幾百納米可調(diào)的黑磷薄膜。隨著厚度的增加，可獲得的薄膜尺寸也相應(yīng)越大。當(dāng)厚度約為100 nm或以上時，很容易生長出幾百微米至亞毫米大小的黑磷薄膜。

西安齊岳生物供應(yīng)黑磷納米片(BPNSs)、黑磷烯納米帶(PNR)、黑磷量子點(diǎn)(BPQDs)、黑磷納米顆粒BPNPs 、黑磷納米管、黑磷薄膜、黑磷晶體、黑磷納米條陣列等等產(chǎn)品

紅細(xì)胞膜納米囊泡負(fù)載黑磷量子點(diǎn)(BPQD-EMNVs)

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萬古霉素修飾黑磷量子點(diǎn)抗菌劑

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黑磷量子點(diǎn)/凹凸棒納米復(fù)合材料

硫銦鋅/黑磷量子點(diǎn)

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PLGA摻雜黑磷量子點(diǎn)BPQD

黑磷量子點(diǎn)負(fù)載鎳催化劑