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復旦大學揭示少層黑磷的光學特性

時間:2017-01-12來1源:未知 作者:91boshi

本報訊(記者黃辛)復旦大學教授晏湖根課題組采用改進的機械剝離法,制備出面積相對較大(400—10000平方微米)的少層黑磷,并對其進行紅外光譜學表征,系統、深入地研究了2~15層(厚度1到8納米)黑磷的能帶結構隨著層數變化的演化規(guī)律,并且成功實現能帶的應力調控。近日,相關研究發(fā)表于《自然—通訊》。據悉,這項工作是國際上首次對少層黑磷的紅外光譜表征。

理論計算表明,不論多少層黑磷,都是直接帶隙半導體,而且隨著層數變化,黑磷的帶隙可以在很寬的范圍內進行調節(jié)。當黑磷從體材料減薄至單層時,帶隙覆蓋了從可見光到中紅外的光譜區(qū)域,正好填補了石墨烯(零帶隙)和過渡金屬硫化物(可見光/近紅外帶隙)之間的空白。

研究表明,紅外光譜可以通過非破壞的測量方式,準確、方便地確定黑磷的層數和晶體方向。此外,該課題組通過施加單軸應力調控了黑磷的能帶結構。以6層黑磷為例,1%的單軸應力可以使其帶隙變化幅度達23%,這一結果預示著黑磷在應力傳感領域有著廣闊的應用前景。

同時,研究人員還觀測到少層黑磷在理論上禁止的紅外躍遷,這些躍遷雖然較弱,但仍然能夠提供很多關于能帶結構的重要信息,比如導帶和價帶的非對稱性和載流子的屬性等。

專家表示,這項研究成果為少層黑磷在紅外探測器、調制器以及應力傳感器方面的應用奠定了基礎,揭示了黑磷在中、長波紅外探測器產業(yè)領域的巨大潛力。

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