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，和其它具有高對稱性的材料相比，黑磷具有獨特的面內(nèi)各向異性，源自于其晶體結(jié)構(gòu)的不對稱性。具體來說，是指沿著黑磷面內(nèi)互相垂直的兩個方向：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)致沿這兩個方向的原子間共價鍵的鍵長和鍵角的不同，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。黑磷這一獨特的各向異性使其區(qū)別于石墨烯、過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)方面提供了一個很好的平臺。

近日，美國西北大學(xué)M. C. Hersam教授及其科研團隊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驗和計算方法。該綜述文章介紹了黑磷各向異性在光學(xué)、晶格振動、電子學(xué)和電輸運、熱學(xué)以及機械學(xué)等各個方面的體現(xiàn)。比如，黑磷晶體結(jié)構(gòu)的不對稱性可以同過掃描電鏡、高分辨率透射電鏡和選區(qū)電子衍射等手段進行表征，黑磷晶格振動的各項異性可以通過拉曼譜進行表征。并且，由于黑磷的幾個典型的拉曼振動模的強度會隨著入射光和散射光的偏振方向以及二者的夾角而變化，拉曼光譜檢測為黑磷晶向的確定提供了一個快速簡便的方法。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方面，可為黑磷基光電器件的設(shè)計提供新思路。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特性可以通過摻雜和加應(yīng)力來調(diào)控。在熱學(xué)方面，黑磷各向異性的熱導(dǎo)率主要來源于各向異性的聲子分布，可通過微區(qū)拉曼譜和時域熱反射譜來測量。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，可通過原子力顯微鏡和機械測試等手段進行分析。此外，M. C. Hersam教授等指出，開發(fā)出快速且無損傷地鑒定黑磷晶向的技術(shù)手段，對于更好地理解和應(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’相的過渡金屬硫族化物等，這些材料均可從巨納集團低維材料在線獲得，它們的多樣性為對層狀各向異性材料的物理性質(zhì)研究和應(yīng)用提供了豐富的機會，而對黑磷各向異性研究的原理和技術(shù)手段無疑也能拓展到其它各項異性二維材料的研究，并有助于推進各種二維材料在未來微納技術(shù)領(lǐng)域的實際應(yīng)用。轉(zhuǎn)自低維材料在線：http://www.91cailiao.cn/index.php/news/54.html