磷烯：合成、放大制备与定量光学光谱学
材料科学
2015-12-08 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
磷烯作为黑磷的二维(2D)单层，已引起相当多的理论兴趣，尽管单层、双层和少层薄片的实验实现一直是一项重大挑战。在此，我们系统考察了液相剥离的条件，以实现单层、双层和少层磷的首次大规模制备，剥离规模达10克。我们描述了一种用于量化二维磷厚度的快速方法，并表明由我们的方法制备的单层和少层薄片是结晶且未氧化的，而空气暴露会导致快速氧化和酸的生成。随着现在可获得大量二维磷，我们首次定量测量了该材料吸收边（在我们的实验条件下几乎等同于材料的带隙）随薄片厚度的变化。我们对吸光度光谱的解释依赖于本工作引入的一种分析方法，从而能够在量子受限半导体的多分散样品中准确确定吸收边。利用该方法，我们发现黑磷的带隙从块体的 0.33 ± 0.02 eV 增加到双层的 1.88 ± 0.24 eV，这一范围大于任何其他二维材料。此外，我们量化了一个更高能量的光学跃迁（VB-1 到 CB），其从块体的 2.0 eV 变化到双层的 3.23 eV。本工作描述了几种用于制备和分析二维磷的方法，同时也给出了一类具有前所未有光电性质的二维材料。
引用
@article{arxiv.1505.04663,
title = {Phosphorene: Synthesis, Scale-up, and Quantitative Optical Spectroscopy},
author = {Adam H. Woomer and Tyler W. Farnsworth and Jun Hu and Rebekah A. Wells and Carrie L. Donley and Scott C. Warren},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.04663},
year = {2015}
}