[发明专利]一种快速退火减薄黑磷的方法

说明书

本发明提供一种快速退火减薄黑磷的方法，包括以下步骤：(1)将块状黑磷分解成片状黑磷；(2)将步骤(1)所得片状黑磷放入快速退火炉，于290‑350℃氧气条件下退火30s‑10min，再在氮气条件下退火1min。本发明的有益效果是操作流程简单，工艺成本低廉，得到的二维材料黑磷具有完整的晶格结构和平整、干净的表面。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，尤其是涉及一种快速退火减薄黑磷的方法，制备的薄层黑磷可应用于光电材料、传感器等领域。

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。黑磷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。

目前主要通过机械剥离的方法得到薄层黑磷材料。但这种方法随机性很大，而且剥离的薄层黑磷，表面缺陷较多，影响其电学性质。基于此研究人员，探究了几种，比如氧气等离子体减薄，但是表面会残留磷的氧化物。AFM同样也可以用于减薄黑磷，但受到仪器的限制，减薄速率和减薄尺度有很大局限性。因此，在已知黑磷具有广阔应用前景的基础下，亟待开发一种表面洁净，且不会产生表面缺陷方便快速减薄黑磷的方法。

发明内容

为了克服以上制备薄层黑磷方法的弊端，本发明的目的是提供一种操作简单、无需在无水无氧条件下即可完成、无需专业人员即可完成流程的快速退火减薄黑磷的方法。

本发明的技术方案是：

本发明的一种快速退火减薄黑磷的方法，包括以下步骤：

将片状黑磷放入快速退火炉，于290-350℃氧气条件下退火30s-10min，再在氮气条件下退火30s-10min。

优选的，所述氧气条件下退火时间为3-4min。

优选的，所述氮气条件下退火时间为1min。

优选的，所述片状黑磷由块状黑磷分解而成；

优选的，所述分解作业可通过机械剥离或超声、机械搅拌完成。

本发明的另一方面，还包括由上述快速退火减薄方法制备的黑磷。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明的操作流程简单，工艺成本低廉，不需价格昂贵的大型仪器就能实现黑磷的减薄。

2、本发明得到的二维材料黑磷具有完整的晶格结构和平整、干净的表面，从而可能实现产业化。

3、本发明除了使材料减薄，得到干净、完整的晶体表面，对吸附的空气有解吸作用，降低FET输运迟滞效应。

附图说明

图1是片状黑磷的光学显微镜图，是通过机械剥离方法将片状黑磷转移到了Si/SiO₂基底上，经不同温度退火3min，其中：

图1a、1c、1e是块状黑磷经机械剥离转移到Si/SiO₂基底上的光学显微镜图。

图1b、1d、1f是将图1a、1c、1e中的样品，分别在氧气下360℃、330℃、300℃退火3min,再在氮气条件下退火1min的光学显微镜图。

图2是330℃时氧气退火3min前后的原子力显微镜图。其中：

图2a是将块状黑磷经机械剥离转移到Si/SiO₂基底上的原子力显微镜图。