硅襯底黑磷薄膜的介紹(高結晶性厚度尺寸可定制)

黑磷是一種具有高載流子遷移率,、0.3~1.5 eV隨厚度可調直接帶隙以及各向異性等性質的二維層狀半導體材料，在電子和光電子器件等領域,，如高遷移率場效應晶體管,、室溫寬波段紅外探測器及多光譜高分辨成像等方面具有應用，受到關注,。然而,，黑磷的大規(guī)模應用研究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晶等方法來制備,。通過礦化劑輔助氣相輸運法（CVT）則可進一步其產(chǎn)率和結晶度,。但是，這些方法可獲得黑磷晶體塊材,，很難直接在襯底上生長黑磷薄膜,。近，我們通過脈沖激光沉積或借鑒高溫高壓法嘗試在介質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,、遷移率等電學性能不,，離實際應用需求相距甚遠。盡管很多研究都做出了的努力,，但如何在基底上實現(xiàn)黑磷成核進而高結晶性薄膜的可控生長依然是一大挑戰(zhàn),。

在這研究過程中，我們研究了一種新的生長策略，引入緩沖層Au3SnP7作為成核點,，誘導黑磷在介質基底上的成核生長,。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來誘導黑磷成核，主要是注意到兩點：

1.是Au3SnP7在黑磷生長過程中可以穩(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構,。

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,、Sn、SnI4前驅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。在隨后的過程中,，發(fā)生P4相向黑磷相的轉變并在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,，終獲得表面平整潔凈的連續(xù)黑磷薄膜。

在生長過程中,，P4蒸氣的過快輸運不利于黑磷薄膜形貌,、厚度的控制。為了實現(xiàn)可控的黑磷薄膜生長,，我們設計了幾種方法來減少參與相變轉化的P4源,。其一，將置于低溫側,，而黑磷薄膜的生長置于遠端的高溫側,。由此，升華而成的P4分子需經(jīng)歷逆溫度梯度的熱動力學輸運到生長的襯底端,，其輸運速度及參與反應的量得以控制,。此外，將多片鍍有Au膜的硅襯底疊放,，利用襯底之間狹小的間隙來擴散進入襯底間,、在Au3SnP7緩沖層上實際參與生長的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的黑磷薄膜,。隨著厚度的增加,，可獲得的薄膜尺寸也相應越大。當厚度約為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,。

相關產(chǎn)品：

金屬有機框架ZIF-8負載黑磷量子點

黑磷納米片(TiL4/BP-ns)復合微粒

黑磷烯納米片分散液

FKF-OVAp@BP納米疫苗

苯丙氨酸-賴氨酸-苯丙氨酸(FKF)三肽修飾的抗原表位包覆黑磷納米片BPs

載藥的功能化黑磷納米片（BPNSs）

具有垂直孔涂層的有序介孔二氧化硅-黑磷納米片(BP@MS)

BP@Cu銅(II)離子負載的黑磷納米片

BP@Cu@PEG-RGD聚乙二醇包裹

Cu-64標記黑磷納米片

介孔硅-黑磷納米片(BP@MS)復合材料

BP@PDA-Ce6&TPP NS

黑磷-C60雜化材料

熒光分子Nile Blue偶聯(lián)修飾黑磷

離子液體AMIMCl功能化黑磷BP納米片

離子液體修飾黑磷納米片ILs-BP

TUP偶聯(lián)ILs-BP納米片TUP/ILs-BP

乳鐵蛋白配體修飾黑磷納米片

修飾聚乙二醇黑磷納米片偶聯(lián)阿霉素（BP@DOX/PEG-FA-GP）

多功能黑磷納米支架（BP@DOX/PEG-FA-GP）

黑磷量子點介導的納米科研控釋載體（PEG@CS/BPQDs-AM NPs）

骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（BMP2）修飾黑磷（BP @ BMP2）納米片負載聚乳酸（PLLA）

多金屬氧酸鹽修飾黑磷納米片POM@BP

黑磷量子點復合材料（FA-PEG@BPQD@DOX）

配體（FA-PEG）修飾黑磷量子點負載阿霉素

黑磷基復合儲鈉負極材料

原位生長的鈣鈦礦/黑磷低維納米復合材料

黑磷載藥納米薄片

氧化錫納米管負載黑磷量子點BPQD@SnO2

分子尺度自組裝黑磷烯@MXene鈉電負極

PDDA-BP/Ti3C2納米片異質結構

季胺化殼聚糖修飾黑磷納米片(TMC-BPNSs)

聚多巴胺修飾黑磷納米片BP@PDA

黑磷納米片負載阿霉素(BPNSs/DOX)

黑磷納米片BPNSs多功能納米科研載體

鹵化黑磷納米片

二碳化三鈦/二氧化鈦/黑磷納米片復合光催化劑

黑磷納米片/麥芽糖基-β-環(huán)糊精修飾玻碳電極

黑磷負載單原子催化劑

黑磷烯摻雜金屬有機框架ZIF-8/BP納米復合材料

黑磷烯摻雜金屬有機框架BPQDs@ZIF-67

硒摻雜黑磷納米片

碳摻雜二維黑磷

氧摻雜二維黑磷

硫摻雜二維黑磷

聚丙烯胺鹽酸鹽修飾黑磷(PAH/BP)

機金屬框架MOF包覆二維黑磷納米片(BPNSs)

黑磷納米片有機溶劑分散液

聚苯胺修飾黑磷納米片(PANI/BPNSs)

黑磷烯聚苯胺復合物(PANI/BPNSs)

鋅配位黑磷納米片ZnBPNSs

維納米黑磷功能化修飾改性的聚乳酸納米纖維支架

黑磷納米片/金納米粒子復合材料(AuNP/BPNSs)

四氧化三鈷納米粒子/黑磷納米片復合材料(Co3O4/BPNSs)

鍍鎳黑磷納米片潤滑劑

納米二硫化鉬/黑磷納米片復合材料

多晶黑磷納米片

鈣元素摻雜改性二維黑磷納米片

PCP靶向修飾黑磷納米粒子

黑磷負載氮化鎢納米片(WN/BPNSs)

黑磷納米片包裹單寧酸金屬螯合物(BPNSs@TAMn)

黑磷納米片改性石墨相氮化碳納米片(g-C3N4/BPNSs)

稀土上轉換發(fā)光納米粒子-黑磷納米片的納米復合物

黑磷相薄鉍納米片

黑磷納米片功能化修飾改性聚乳酸納米纖維支架

改性聚磷酸銨黑磷PET聚酯

黑磷納米片

黑磷納米片負載布洛芬修飾海藻酸鈉

混合黑磷納米片分散液

黑磷量子點/納米片復合材料

黑磷納米片/鉑納米粒子復合材料(Pt@BP)

黑磷納米片負載銀簇納米復合物 

黑磷納米片石墨烯復合薄膜

黑磷納米片抗化合物的復合材料

黑磷量子點/碳化鈦納米片復合材料(TiC/BPQDs)

黑磷量子點/石墨相氮化碳復合光催化劑(g-C3N4/BPQDs)

黑磷量子點/鉑雜化介孔二氧化硅納米顆粒

黑磷量子點負載鎳催化劑

黑磷量子點/碳化鈦納米片復合材料(TiC/BPQDs)

黑磷烯量子點石墨烯納米片三維復合材料

黑磷量子點/凹凸棒納米復合材料

脂質體負載黑磷量子點(liposome-BPQDs)

二氧化鈦/黑磷量子點復合材料(TiO2/-BPQDs)

硫銦鋅/黑磷量子點

羥基化黑磷量子點水基溶液

聚乙二醇PEG修飾黑磷量子點(PEG-BPQDs)

石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復合氣凝膠

磷酸化纖維素納米纖維/黑磷量子點復合薄膜

石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復合氣凝膠

石墨烯/黑磷量子點/含氮離子液體復合氣凝膠

黑磷烯量子點修飾石墨烯薄膜

黑磷量子點摻雜氧化鋅納米棒(BPQDs/ZnO NRs)

紅細胞膜囊泡負載黑磷量子點(BPQD-EMNVs)

黑磷烯量子點-石墨烯納米片三維復合材料

人血清白蛋白修飾黑磷量子點(HSA-BPQDs)

石墨烯/黑磷量子點/含硫離子液體復合氣凝膠

萬古霉素修飾黑磷量子點劑

黑磷量子點修飾還原氧化石墨烯(rGO@BPQDs)

細胞膜囊泡負載黑磷量子點(BPQD-CCNVs)

黑磷量子點/碳化鈦納米片復合材料(BPQDs/Ti3C2)

銀納米簇/黑磷量子點雙摻雜金屬有機骨架MOF復合物(AgNCs/BPQDs/MOF)

黑磷量子點雙摻雜金屬有機骨架MOF復合物(BPQDs/MOF)

黑磷量子點摻雜納米氧化鋅復合材料(BPQDs@ZnO)

黑磷量子點包覆PMMA納米纖維薄膜

BPQDs/PMMA復合納米纖維薄膜

人血清白蛋白修飾黑磷量子點

紅細胞膜納米囊泡負載黑磷量子點(BPQD-EMNVs)

碳量子點修飾黑磷量子點納米粒子材料

萬古霉素修飾黑磷量子點劑

二氧化鈦/黑磷量子點復合材料

羥基化黑磷量子點水基溶液

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axc,2021.04.28