[发明专利]一种化学湿法减薄黑磷的方法及其应用

说明书

本发明提供一种化学湿法减薄黑磷的方法及其应用，包括以下步骤将片状黑磷浸入减薄溶液中于室温20‑25℃浸泡，所述减薄溶液的溶质为摩尔比为(1‑50)：(1‑50)的2,2,6,6‑四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳，溶剂为二氯甲烷溶液，浸泡5min‑7h后，取出样品、洗涤干燥。本发明的有益效果是：使黑磷材料减薄，得到干净、完整的晶体表面，还可以起到平整黑磷材料的作用，操作步骤简单，无苛刻条件，可实现产业化。

技术领域

本发明属于光电技术领域，尤其是涉及一种化学湿法减薄黑磷的方法及其应用。

背景技术

二维材料，例如石墨烯，黑磷，过渡金属硫化物，由于其特殊性质和在纳米电子中的潜在应用受到极大的关注。其中，石墨烯，二硫化钼，黑磷作为代表性的二维材料已经在柔性电子，光电探测器，电催化，气体传感等应用领域被广泛研究。二维材料的性质与应用起到了很大程度上取决于二维材料的厚度。

例如随着黑磷的减薄，其带隙从0.3eV增大到2.0eV。其载流子迁移率也和厚度有关。目前可以用等离子体或者原子力显微镜减薄，但是需要价格昂贵的大型仪器，成本很高，减薄速率不易控制，操作复杂，尤其是不能用于溶液中大规模减薄黑磷，原子力显微镜减薄速率就更低了，不适用于产业化。尽管二维材料领域发展迅速，但是制备高效、高质量、厚度可控的二维材料仍然是一个重大挑战。因此，在已知黑磷具有广阔应用前景的基础下，亟待开发一种大规模减薄黑磷来制备薄层甚至单层黑磷的方法

发明内容

为了克服以上减薄黑磷方法的弊端，本发明的目的在于：提供一种操作简单、应用广泛的通过化学湿法刻蚀来制备薄层或单层黑磷的方法。

本发明的技术方案是：本发明的一种化学湿法减薄黑磷的方法，包括以下步骤：

将片状黑磷浸入减薄溶液中于室温20-25℃浸泡，所述减薄溶液的溶质为摩尔比为(1-50)：(1-50)的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳，溶剂为二氯甲烷溶液，浸泡5min-7h后，取出样品、洗涤干燥。

优选的，所述片状黑磷由块状黑磷通过机械剥离或超声、机械搅拌的方式分解而成。

优选的，所述浸泡时间为30-100min。

优选的，所述洗涤溶剂为二氯甲烷或异丙醇。

优选的，所述干燥作业采用氮气枪吹扫完成。

优选的，所述减薄溶液为等摩尔比的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳的二氯甲烷溶液。

优选的，所述减薄溶液的溶质为10mmol的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和10mmol的三苯基四氟硼酸碳，所述减薄溶液的溶剂为2mL二氯甲烷。

本发明的另一方面，还包括化学湿法减薄黑磷的方法在制备晶体管上的应用，所述晶体管的开关比为10⁶，亚阈值摆幅为450mV/decade，源漏电压差在-40mV-40mV范围内，源漏电流随源漏电压成线性变化，且高度对称。

本发明的另一方面，还包括一种减薄溶液在减薄黑磷上的应用，所述减薄溶液的溶质为摩尔比为(1-50)：(1-50)的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳，溶剂为二氯甲烷溶液。

优选的，减薄溶液的溶质为等摩尔比的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳。

优选的，所述减薄溶液的溶质为10mmol的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和10mmol的三苯基四氟硼酸碳，所述减薄溶液的溶剂为2mL二氯甲烷。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明除了使黑磷材料减薄，得到干净、完整的晶体表面，还可以起到平整黑磷材料的作用，从而可能实现产业化。