低維材料在線:二維黑磷各向異性研究最新綜述

近期，二維黑磷作為一種新型的二維半導(dǎo)體材料吸引了研究人員的廣泛關(guān)注。巨納旗下低維材料在線91cailiao.cn的技術(shù)工程師Ronnie介紹，和其它具有高對(duì)稱性的材料相比，黑磷具有獨(dú)特的面內(nèi)各向異性，源自于其晶體結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性。具體來(lái)說(shuō)，是指沿著黑磷面內(nèi)互相垂直的兩個(gè)方向：扶手椅方向和Z字型方向，其晶體結(jié)構(gòu)分別呈現(xiàn)出折疊形和山脊形，導(dǎo)致沿這兩個(gè)方向的原子間共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵角的不同，使得黑磷的物理、化學(xué)、力學(xué)及熱學(xué)等性質(zhì)沿著不同的晶體方向呈現(xiàn)顯著差異。黑磷這一獨(dú)特的各向異性使其區(qū)別于石墨烯、過(guò)渡金屬硫族化物等其它二維材料，為基礎(chǔ)科學(xué)的研究和新型微納器件的開發(fā)方面提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。

近日，美國(guó)西北大學(xué)M. C. Hersam教授及其科研團(tuán)隊(duì)從黑磷各向異性的原子結(jié)構(gòu)出發(fā)，總結(jié)了表征黑磷各向異性的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法。該綜述文章介紹了黑磷各向異性在光學(xué)、晶格振動(dòng)、電子學(xué)和電輸運(yùn)、熱學(xué)以及機(jī)械學(xué)等各個(gè)方面的體現(xiàn)。比如，黑磷晶體結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性可以同過(guò)掃描電鏡、高分辨率透射電鏡和選區(qū)電子衍射等手段進(jìn)行表征，黑磷晶格振動(dòng)的各項(xiàng)異性可以通過(guò)拉曼譜進(jìn)行表征。并且，由于黑磷的幾個(gè)典型的拉曼振動(dòng)模的強(qiáng)度會(huì)隨著入射光和散射光的偏振方向以及二者的夾角而變化，拉曼光譜檢測(cè)為黑磷晶向的確定提供了一個(gè)快速簡(jiǎn)便的方法。而在光學(xué)方面，黑磷的各向異性體現(xiàn)在偏振度可分辨的光吸收譜、消光光譜、透射光譜、反射光譜、光致發(fā)光譜和光電流譜等多個(gè)方面，可為黑磷基光電器件的設(shè)計(jì)提供新思路。在電子學(xué)方面，黑磷的電子和空穴的有效質(zhì)量呈現(xiàn)出明顯的各向異性，在宏觀上體現(xiàn)為沿著不同晶向的載流子遷移率和電導(dǎo)率的差異。而且，其各向異性的電輸運(yùn)特性可以通過(guò)摻雜和加應(yīng)力來(lái)調(diào)控。在熱學(xué)方面，黑磷各向異性的熱導(dǎo)率主要來(lái)源于各向異性的聲子分布，可通過(guò)微區(qū)拉曼譜和時(shí)域熱反射譜來(lái)測(cè)量。在力學(xué)方面，黑磷的各向異性主要體現(xiàn)在其楊氏模量和諧振頻率沿不同方向的差異，可通過(guò)原子力顯微鏡和機(jī)械測(cè)試等手段進(jìn)行分析。此外，M. C. Hersam教授等指出，開發(fā)出快速且無(wú)損傷地鑒定黑磷晶向的技術(shù)手段，對(duì)于更好地理解和應(yīng)用黑磷的各向異性非常重要。文章還介紹了最近涌現(xiàn)的一些其它各向異性納米材料，如GeS、GeSe、SnS、SnSe等半導(dǎo)體材料， ReS2、ReSe2 、MoTe2、WTe2等擁有金屬原子鏈的1T/1T’相的過(guò)渡金屬硫族化物等，這些材料均可從巨納集團(tuán)低維材料在線獲得，它們的多樣性為對(duì)層狀各向異性材料的物理性質(zhì)研究和應(yīng)用提供了豐富的機(jī)會(huì)，而對(duì)黑磷各向異性研究的原理和技術(shù)手段無(wú)疑也能拓展到其它各項(xiàng)異性二維材料的研究，并有助于推進(jìn)各種二維材料在未來(lái)微納技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。轉(zhuǎn)自低維材料在線：http://www.91cailiao.cn/index.php/news/54.html