少层黑磷的剥离与表征

本文介绍了机械剥离黑磷薄片的分离与表征，其厚度可低至两个单层。我们开发了一种改进的机械剥离方法，相比传统机械剥离能提供更高产率的原子级薄 flakes。我们提出了利用光学显微镜、拉曼光谱和透射电子显微镜快速可靠地确定层数的通用指南。此外，我们通过拉曼光谱和透射电子显微镜测量证明，剥离的 flakes 具有高度结晶性，即使在自由站立形式下也是稳定的。通过密度泛函理论计算发现了能带结构的强烈厚度依赖性。还在有效质量近似下计算了不同层数的激子结合能。我们关于光学带隙的计算结果与关于薄 flakes 的初步光致发光结果一致。最后，我们研究了黑磷 flakes 的环境稳定性，发现 flakes 具有很强的亲水性，长期暴露于空气湿气会腐蚀黑磷。尽管如此，我们证明 flakes 的老化速度足够慢，足以制造具有强双极行为的场效应晶体管。密度泛函理论计算还让我们深入了解了水诱导的黑磷结构和电子性质的变化。