[发明专利]一种快速判定紫磷块体晶格方向的方法及其应用

说明书

本发明提供一种快速判定紫磷块体晶格方向的方法及其应用，包括以下步骤：S1在光学显微镜下观察紫磷块体，以紫磷块体垂直边为参考，确定紫磷块体垂直边的方向为紫磷块体单晶垂直链的方向，紫磷块体单晶垂直链的方向为1,1,0方向；S2对紫磷块体的两个侧面进行打磨抛光得到两个被打磨抛光侧面；S3分别测试两个被打磨抛光侧面的拉曼光谱，获得两组拉曼光谱；S4对两组拉曼光谱进行对比分析，通过典型Bg拉曼峰的强度对比，确定紫磷块体的晶格方向；其操作简单，不仅降低了操作难度和人工成本，提升了判定紫磷块体晶格方向的效率，而且能够快速判定紫磷块体晶格方向，对实现其各向异性电学和光学等应用具有重要意义。

技术领域

本发明涉及层状半导体材料技术领域，具体涉及一种快速判定紫磷块体晶格方向的方法及其应用。

背景技术

紫磷是一种新型层状半导体材料，紫磷块体和紫磷烯直到2020年才被首次制备成功。紫磷被证明是目前为止最稳定的磷同素异形体，推翻了黑磷最稳定的广泛认知，紫磷是一种有着独特层状结构的新型二维半导体材料，在光学、电学、力学等方面具有巨大的发展潜力。紫磷块体结构属于单斜晶系P 2/n(13)，晶胞参数为β＝97.776°，具有低对称性，因此其在光学、电学性能等方面显示出各向异性。判定各向异性晶体的晶格方向是实现其各向异性应用的基础和前提条件。

目前判定层状二维材料的方法主要有透射电子显微镜，角分辨偏振拉曼光谱等。透射电子显微镜可能会对样品造成破坏且对设备和操作要求高，步骤繁琐；角分辨偏振拉曼光谱是一种常用的无损判定层状二维材料晶格方向的方法，也被用来判定紫磷晶格方向，结合二维紫磷特殊的边缘取向和样品旋转特定角度时平行偏振下的拉曼光谱，实现了无损快速判断二维紫磷晶格方向。然而，该方法需要在特殊的偏振光学配置下，需要额外的附件，对设备要求较高，操作过程比较复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种快速判定紫磷块体晶格方向的方法及其应用，其操作简单，不仅降低了操作难度和人工成本，提升了判定紫磷块体晶格方向的效率，而且能够快速判定紫磷块体晶格方向，对实现其各向异性电学和光学等应用具有重要意义。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种快速判定紫磷块体晶格方向的方法，包括以下步骤：

S1在光学显微镜下观察紫磷块体，以紫磷块体垂直边为参考，确定紫磷块体垂直边的方向为紫磷块体单晶垂直链的方向，紫磷块体单晶垂直链的方向为1,1,0方向；

S2对紫磷块体的两个侧面进行打磨抛光得到两组被打磨抛光后的侧面；

S3分别测试两个被被打磨抛光后的侧面的拉曼光谱，获得两组拉曼光谱；

S4对两组拉曼光谱进行对比分析，通过典型Bg拉曼峰的强度对比，确定紫磷块体的晶格方向。

本发明提供的一种快速判定紫磷块体晶格方向的方法，其操作简单，不仅降低了操作难度和人工成本，提升了判定紫磷块体晶格方向的效率，而且能够快速判定紫磷块体晶格方向，对实现其各向异性电学和光学等应用具有重要意义。

作为优选技术方案，步骤S1中在光学显微镜下观察紫磷块体的最大面为a-b轴平面，a-b轴平面的垂直边沿着紫磷块体单晶垂直链110方向设置。

作为优选技术方案，所述紫磷块体的高度沿着层堆叠的方向设置，所述层堆叠的方向为紫磷块体的c轴方向。

作为优选技术方案，步骤S2对紫磷块体的两个侧面进行打磨抛光包括以下步骤：通过精密研磨抛光系统对紫磷块体的垂直边缘顺时针或逆时针45°方向进行打磨抛光。

作为优选技术方案，所述拉曼光谱的激光波长为633nm、532nm、785nm或其他激光波长。

作为优选技术方案，所述典型Bg拉曼峰位于～300cm^-1处。