Advanced Functional Materials: 黑磷烯钝化技术在下一代器件应用中的最新进展

近年来,包括石墨烯(Graphene)、过渡金属硫族化合物(TMDCs)、拓扑绝缘体(TI)、黑磷烯(Phosphorene)、氮化硼(BN)、过渡金属碳化物(Mxene)、钙钛矿等二维材料由于自身优异的物理、化学特性引起了研究人员越来越广泛的关注。其中黑磷烯作为目前最热门的研究之一,被认为在下一光电子器件、能源、生物医药等领域极具吸引力。首先,黑磷烯具有高的载流子迁移率(~1000 cmV-1s-1)和开关比(105),同时作为二维材料,它具有良好的机械性能,这使得它可以广泛应用于电子器件尤其是柔性器件领域;其次,黑磷烯具有从单层(~1.5 eV)到块体(~0.3 eV)的层数依赖的可调节直接带隙,它的带隙值填补了Graphene和TMDCs之间的空白,同时具有较强的光吸收率和面内各向异性,因此黑磷烯在宽谱光电器件及各向异性器件领域应用前景广阔;然而,黑磷烯在空气中容易降解的问题是黑磷烯研究和产业化应用的重要阻碍。近年来,研究人员深入研究了黑磷烯不稳定性的机理问题,并成功地开发了适用于不同黑磷烯制备手段的保护磷烯的方法,这些研究为人们理解黑磷烯降解过程提供了理论支持,为黑磷烯的实际应用提供了重要保证。

深圳大学张晗、郭志男课题组综述了黑磷烯钝化技术的最新研究进展。本文首先详细综述了黑磷烯的不同制备方法及其优缺点,并讨论了得到的目标黑磷烯的稳定性的差异。同时从理论和实验两个方面总结了黑磷烯不稳定性的机理。在此基础上,综述了目前钝化黑磷烯的各种物理、化学手段,包括表面物理包覆、表面功能化、元素掺杂等。进一步地,作者综述了稳定的黑磷烯在光电子、能源、生物医药等领域的应用。最后,作者对黑磷烯的稳定性问题的研究现状和发展前景作出了总结和展望。

黑磷烯在电子、光电子、能源和生物医学领域获得了相当大的关注,有效解决它的稳定性问题是黑磷烯在下一代器件应用中的关键所在,我们相信该项工作将为研究人员提供重要参考。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.201903419)上。