硅襯底黑磷薄膜的介紹(高結(jié)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(diào)直接帶隙以及各向異性等性質(zhì)的二維層狀半導(dǎo)體材料，在電子和光電子器件等領(lǐng)域，如高遷移率場效應(yīng)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(yīng)用，受到關(guān)注。然而，黑磷的大規(guī)模應(yīng)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(jié)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(jié)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(zhì)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(xué)性能不，離實際應(yīng)用需求相距甚遠(yuǎn)。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(jié)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(dǎo)黑磷在介質(zhì)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(qū)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(dǎo)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(jié)構(gòu)。

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(qū)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(zhuǎn)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(yīng)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(shè)計了幾種方法來減少參與相變轉(zhuǎn)化的P4源。其一，將置于低溫側(cè)，而黑磷薄膜的生長置于遠(yuǎn)端的高溫側(cè)。由此，升華而成的P4分子需經(jīng)歷逆溫度梯度的熱動力學(xué)輸運到生長的襯底端，其輸運速度及參與反應(yīng)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(diào)的黑磷薄膜。隨著厚度的增加，可獲得的薄膜尺寸也相應(yīng)越大。當(dāng)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(guān)產(chǎn)品：

金屬有機框架ZIF-8負(fù)載黑磷量子點

黑磷納米片(TiL4/BP-ns)復(fù)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(fù)載的黑磷納米片

BP@Cu@PEG-RGD聚乙二醇包裹

Cu-64標(biāo)記黑磷納米片

介孔硅-黑磷納米片(BP@MS)復(fù)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(dǎo)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(fù)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(fù)合材料（FA-PEG@BPQD@DOX）

配體（FA-PEG）修飾黑磷量子點負(fù)載阿霉素

黑磷基復(fù)合儲鈉負(fù)極材料

原位生長的鈣鈦礦/黑磷低維納米復(fù)合材料

黑磷載藥納米薄片

氧化錫納米管負(fù)載黑磷量子點BPQD@SnO2

分子尺度自組裝黑磷烯@MXene鈉電負(fù)極

PDDA-BP/Ti3C2納米片異質(zhì)結(jié)構(gòu)

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(fù)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(fù)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(fù)載單原子催化劑

黑磷烯摻雜金屬有機框架ZIF-8/BP納米復(fù)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(fù)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(fù)合材料(AuNP/BPNSs)

四氧化三鈷納米粒子/黑磷納米片復(fù)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(fù)合材料

多晶黑磷納米片

鈣元素?fù)诫s改性二維黑磷納米片

PCP靶向修飾黑磷納米粒子

黑磷負(fù)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(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子-黑磷納米片的納米復(fù)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(fù)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(fù)合材料

黑磷納米片/鉑納米粒子復(fù)合材料(Pt@BP)

黑磷納米片負(fù)載銀簇納米復(fù)合物 

黑磷納米片石墨烯復(fù)合薄膜

黑磷納米片抗化合物的復(fù)合材料

黑磷量子點/碳化鈦納米片復(fù)合材料(TiC/BPQDs)

黑磷量子點/石墨相氮化碳復(fù)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(fù)載鎳催化劑

黑磷量子點/碳化鈦納米片復(fù)合材料(TiC/BPQDs)

黑磷烯量子點石墨烯納米片三維復(fù)合材料

黑磷量子點/凹凸棒納米復(fù)合材料

脂質(zhì)體負(fù)載黑磷量子點(liposome-BPQDs)

二氧化鈦/黑磷量子點復(fù)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(fù)合氣凝膠

磷酸化纖維素納米纖維/黑磷量子點復(fù)合薄膜

石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復(fù)合氣凝膠

石墨烯/黑磷量子點/含氮離子液體復(fù)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(xì)胞膜囊泡負(fù)載黑磷量子點(BPQD-EMNVs)

黑磷烯量子點-石墨烯納米片三維復(fù)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(fù)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(xì)胞膜囊泡負(fù)載黑磷量子點(BPQD-CCNVs)

黑磷量子點/碳化鈦納米片復(fù)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(fù)合物(AgNCs/BPQDs/MOF)

黑磷量子點雙摻雜金屬有機骨架MOF復(fù)合物(BPQDs/MOF)

黑磷量子點摻雜納米氧化鋅復(fù)合材料(BPQDs@ZnO)

黑磷量子點包覆PMMA納米纖維薄膜

BPQDs/PMMA復(fù)合納米纖維薄膜

人血清白蛋白修飾黑磷量子點

紅細(xì)胞膜納米囊泡負(fù)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(fù)合材料

羥基化黑磷量子點水基溶液

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axc,2021.04.28