硫原子吸附黑磷表面的第一性原理计算

近年来,一种新型的二维半导体材料黑磷,由于其特殊的物理性质而引起广泛关注。文章利用第一性原理系统研究了硫原子吸附在黑磷表面浓度对带隙的影响。研究发现原子在2x2的超胞中吸附时带隙由原始0.81eV变为1.06eV,同时增大了结构的稳定性。当我们改变吸附浓度带隙值也随之改变,结果显示硫原子吸附黑磷表面在2x2-2,3x3-2,4x4-2,2x2,3x3,4x4的超胞中,硫原子双边吸附在黑磷表面时吸附能量负的更大。     

基于高K值衬底材料的黑磷背栅晶体管

为了提高黑磷晶体管的迁移率,并适合规模化制备,采用高K值HfO_2与Al_2O_3材料,晶体管沟道使用15nm厚度的黑磷薄膜,制备了黑磷背栅晶体管。测试其直流特性,栅极电压范围-10~10V,漏极电压范围-3~0V。常温下晶体管空穴迁移率达到210cm~2/(V·s),电子迁移率为37cm~2/(V·s),开关比4.5×10~2。并根据黑磷的带隙特性以及双极性特点,对其漏极电流与栅压、漏压曲线进行理论分析。结果表明,高K值材料对黑磷晶体管性能有明显提升,将进一步促进黑磷晶体管的实用化。     

尺寸与含氧量对黑磷量子点发光性能的影响

因具有独特电子，黑磷量子点(Black Phosphorus Quantum Dots, BPQDs)成为一类具有荧光特性的纳米材料，近年来受到广泛关注。本文采用超声剥离的方法制备得到BPQDs,通过超滤分离得到具有不同尺寸分布的BPQDs@(<3k)、BPQDs@(3～10k)及BPQDs@(10～30k)三组份，探究尺寸对BPQDs荧光性能影响，BPQDs@(<3k)、BPQDs@(3～10k)及BPQDs@(10～30k)最佳发射波长分别位于365,367与364 nm,实验结果表明BPQDs的荧光发射不受尺寸大小的影响。对BPQDs@(<3k)进行氧化，得到氧化态BPQDs(BPQDs@(<3k)-Oxi),相比较于BPQDs@(<3k),BPQDs@(<3k)-Oxi表面含氧量增加了3.64%,荧光最佳发射波长出现红移近60 nm,证实表面含氧量对BPQDs的荧光发射有影响。本研究为调控BPQDs的荧光性质提供了一种可行方法。     

石墨烯/黑磷纳米复合粒子对环氧树脂阻燃与热稳定性能的影响

近年来,具有蜂窝状褶皱片层结构的黑磷(BP)在阻燃高分子复合材料领域展现出潜在的应用前景.本工作采用高能球磨方法制备出石墨烯/黑磷纳米复合粒子(G-BP),以拉曼光谱与X射线衍射表征其结构,并利用极限氧指数(LOI)、UL 94垂直燃烧测试和热重分析探究G-BP含量对环氧树脂基体热稳定性与阻燃性能的影响.结果表明:在环氧树脂中添加2％G-BP,其高温残炭量从14.8％提高至25.3％,LOI提高至25.5％,且UL 94垂直燃烧等级达到V1级;G-BP添加量为5％时,环氧树脂的LOI达27.5％,且UL 94垂直燃烧等级通过V0级.G-BP通过气固双相阻燃协同机理,明显改善了环氧树脂的成炭性与阻燃性.     

黑磷烯制备与应用研究进展

黑磷烯因具有直接带隙和优异的电子迁移率等良好性能,成为一种备受关注的新型二维材料。概述了黑磷烯的制备方法,系统介绍了黑磷烯在场效应晶体管、光电元件、气体传感器及太阳能电池等领域的应用,分析了限制黑磷烯应用的主要因素。最后,展望了黑磷烯未来的发展趋势和应用前景。     

黑磷纳米盘-层等离激元系统中的各向异性可调多阶强耦合

黑磷支持各向异性的表面等离激元,可用于设计具备更多功能的原理性器件。用时域有限差分法数值模拟了中红外到远红外波段基于黑磷的层-盘-层系统中不同等离激元模式之间的杂交行为。通过动态调节黑磷中的载流子浓度,可以实现两个晶格方向上强耦合现象的产生与控制。对不同模式间的耦合进行分析并计算,得到吸收光谱中的拉比分裂能最高可达42.9 meV。此外,还计算了偏振角度对各向异性强耦合的影响,其最高可以实现6个吸收频带。该模型可为构建未来在中远红外波段工作的基于二维材料紧凑型各向异性等离激元器件提供基础。     

钢铁中温锌-钙系黑磷化液研制

为了改善锌一钙系黑色磷化膜的外观和性能,配制了锌-钙系中温黑磷化液,研究了配位剂、总酸度、磷化时间对黑磷化膜厚度、金相形貌和耐蚀性的影响,采用X射线荧光光谱法(XRF)分析了磷化膜的成分.结果表明,采用柠檬酸三钠作配位荆,控制总酸度为50～100,磷化时间15～20 min,能够获得防护性能良好的黑色磷化膜.     

增强纳米黑磷稳定性和其他活性的技术进展

介绍近年来我国纳米黑磷掺杂、包覆、功能化修饰改性技术增强纳米黑磷稳定性和其他活性的研究进展.该技术不仅增强了纳米黑磷的稳定性,还可以提高其他活性,拓展纳米黑磷的应用领域,使其在纳米光电子学、光学器件、传感器、储能、半导体、催化、污染治理以及生物医学等领域均具有很好的应用前景.     

化学气相运输法制备正交黑磷

黑磷(Black phosphorus, BP)以其优异而独特的物理化学性质在能源储存与转换、微纳器件、光/电催化和生物医药等领域展现出良好的应用前景。高质量正交BP前体制备是实现二维BP和零维BP量子点应用的关键。本工作采用无温度梯度的化学气相运输(CVT)法研究了矿化剂组分和比例对BP生长的影响。结果表明, 只有锡(或铅)和碘共存且比例合适时才能制备得到正交BP; 生长BP所需的锡碘质量比w(Sn/I₂)范围较宽, 当w(Sn/I₂)=0.47时制得的BP尺寸为1.2 cm, 且产率高、晶体质量较优。结合BP的成核生长机理可知, 锡和碘都对BP的成核生长具有重要作用; 碘的矿化效果较锡明显, 而足量的锡有利于无温度梯度条件下大尺寸块体BP晶体的合成。w(Sn/I₂)=0.47为本工作中制备BP的最佳砂化剂配比。