在過(guò)去的幾年中，石墨烯等二維光電材料以其非凡的特性被視為新一代的“夢(mèng)幻材料”，吸引了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。2014年以來(lái)，二維材料這一集體迎來(lái)了一位杰出的新成員：黑磷。黑磷的最大優(yōu)點(diǎn)在于擁有可控調(diào)節(jié)的能隙，使其更容易進(jìn)行光探測(cè)，而其能隙可通過(guò)層數(shù)來(lái)做調(diào)節(jié)，使黑磷能吸收從可見(jiàn)光到通訊用紅外線范圍的波長(zhǎng)；并且黑磷是一種直接能隙半導(dǎo)體，能將電子信號(hào)轉(zhuǎn)成光信號(hào)。黑磷的這些性質(zhì)都是石墨烯等所不具備的，從而讓黑磷被視為一種新的超級(jí)材料。然而，目前黑磷的應(yīng)用存在著一個(gè)問(wèn)題，那就是難以實(shí)現(xiàn)薄層黑磷的大批量制備。
針對(duì)該問(wèn)題，課題組建立了利用堿性溶液液相剝離黑磷的新方法，實(shí)現(xiàn)了黑磷從塊材到薄層乃至單層(黑磷烯)的高效剝離和制備，通過(guò)該方法制備得到的黑磷可在水等傳統(tǒng)溶劑中穩(wěn)定分散，這樣大大提高了黑磷的應(yīng)用范圍。此外，該課題組還揭示了薄層黑磷所具有的拉曼紅移現(xiàn)象，這種紅移源自黑磷的層間范德華力。隨著層數(shù)的增加，層內(nèi)磷原子的振動(dòng)活性受阻，進(jìn)而降低其振動(dòng)能量，使得三種振動(dòng)模式對(duì)應(yīng)的拉曼峰位產(chǎn)生明顯紅移。這種層數(shù)依賴?yán)匦钥杀挥行?yīng)用于黑磷的層數(shù)鑒定。此外，該課題組還利用黑磷成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)光纖激光器的鎖模。
該研究得到了深圳市孔雀團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助。
《先進(jìn)功能材料》封面圖片(a)；層狀黑磷立體結(jié)構(gòu)(b)；層數(shù)依賴黑磷拉曼結(jié)果(c)；基于黑磷的光纖激光器鎖模示意圖(d)。
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