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亮点报道
发布时间 : 2015-11-10新型二维材料-黑磷烯的可控制备及其光学特性研究取得重要进展

 

 
 
    黑磷作为一种新型的二维层状材料,由于其具有广泛可调节的直接带隙、高载流子迁移率和显著的各向异性的光学特性,在材料领域以及光电器件领域展示着其独特的魅力。作为新型二维材料家族的一员,黑磷烯在填补了传统的石墨烯材料和过渡金属硫族化合物(TMDs)材料的性能空缺之外,还具备了甚至可以超越石墨烯和TMDs的性质,是当前材料领域的研究热点。然而,从黑磷烯制备的角度讲,黑磷烯在水和氧气共存的条件下会发生氧化的问题,给黑磷的后续发展带来了较大的限制。
 
 
     近期,深圳大学光电工程学院深圳大学-新加坡国立大学光电科技协同创新中心的张晗教授课题组与中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋课题组联合开发了一种新型的黑磷烯大规模制备方法,利用碱性液相剥离的方法实现了二维材料-黑磷的高效剥离,可以得到薄层甚至单层的黑磷烯。通过该方法制备得到的黑磷烯可以在传统溶剂-水中稳定分散,这样大大提高了黑磷烯的应用范围。此外,张晗教授课题组还利用该方法制备的黑磷烯进行了其的层数依赖拉曼性质的研究。发现黑磷的三个拉曼峰, , 和的位移会随着黑磷烯层数的增加而发生红移。这种黑磷烯层数依赖的拉曼特性是由于层状黑磷烯的层间范德华力造成的,随着层数的增加,层内磷原子的振动活性受到阻碍,进而降低了其振动能量,从而使得三种振动模式对应的拉曼峰位有所红移。这种黑磷层数依赖拉曼性质的研究结果可以被应用到实际样品的层数鉴定方面,根据所测样品拉曼测试所得到信号的位置来判断所测试样品的厚度,这种方法在分散在水中的黑磷烯样品得到了验证。此外,张晗课题组还利用制备的黑磷烯材料探究的黑磷烯的线性和非线性吸收的性质,以及利用它成功的实现了激光的锁模。
    上述工作《From Black Phosphorus to Phosphorene: Basic Solvent Exfoliation, Evolution of Raman Scattering, and Applications to Ultrafast Photonics》以封面(back cover)的形式发表在WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA的Advanced Functional Materials期刊上。