冯新亮AM：一种具有出色环境稳定性和高载流子迁移率的分子工程化的黑磷异质结构

Nanoyu

2021-09-25

克服黑磷（BP）的内在不稳定性和保持其独特的电子性质是其在常温下用于实际应用面临的关键挑战。

近日，德累斯顿工业大学冯新亮教授，Sheng Yang，Ali Shaygan Nia，马克斯·普朗克聚合物研究所Hai I. Wang报道了开发了一种有机-无机杂化异质结构，以提高剥离的少层BP片的稳定性，并利用六氮杂三苯衍生物（HATs）同时调整其电子性质。

文章要点

1）研究发现，HATs对P原子的孤对电子有极高的亲和力。降低的表面电子密度和分子薄的包覆层阻碍了BP片材料的氧化过程，并导致其环境稳定性提高到21 d（而原始BP只有4 h）。

2）BP片向HAT的电子受体部分的强烈电荷转移在界面处建立了一个“内置”电场，从而影响了BP片的带隙。同时，通过调节HATs的浓度，可以调节BP/HAT分子异质结的光学带隙（E_g）和价带边（E_v）。

3）由于HAT可以延长BP中自由载流子的寿命和电荷散射时间，THz光谱研究表明，BP/HAT薄膜的载流子迁移率提高了3倍，达到97 cm² V^-1 s^-1。

这种分子工程方法为基于BP的高性能器件的环境处理和制造铺平了道路。

参考文献

Huanhuan Shi, et al, Molecularly Engineered Black Phosphorus Heterostructures with Improved Ambient Stability and Enhanced Charge Carrier Mobility, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202105694

https://doi.org/10.1002/adma.202105694