[发明专利]一种化学保护黑磷的方法

说明书

本发明提供一种化学保护黑磷的方法，包括以下步骤：将片状黑磷浸入修饰溶液中于室温20‑25℃浸泡，所述修饰溶液的溶质摩尔比为(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，溶剂为丙酮或等体积比的丙酮和水的混合溶液，浸泡5‑10h后，取出样品、有机溶剂洗涤、干燥。本发明的有益效果是：该方法无需在无水无氧条件下操作，操作过程简单，该方法不会对黑磷的光电性质产生不利影响，也不会破坏黑磷晶体结构，黑磷化学保护后并不增加其表面粗糙度。

技术领域

本发明属于光电技术领域，尤其是涉及一种化学保护黑磷的方法。

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，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。但是石墨烯缺乏带隙严重制约其在逻辑半导体中的应用，而二硫化钼的低电子迁移率影响它的电学性质。因此寻找新型二位半导体材料显得尤为迫切。

黑磷作为层状半导体材料，以其较大的开关比、较高的载流子迁移率、准一维激子特性、可调节的直接带隙，受到国内外广泛关注。然而黑磷在空气中极易被氧化，严重制约其研究和实际应用。虽然可用物理封装的方法保护黑磷，但同时也制约了黑磷器件的进一步加工，且保护效果也不是十分理想。因此亟需一种化学保护黑磷的方法，避免黑磷被氧化的同时，保持其优良的光电性质。

发明内容

为了克服黑磷易被氧化的难题，本发明提供了一种新的化学保护黑磷的方法。

本发明的技术方案是：本发明的一种化学保护黑磷的方法，包括以下步骤：

将片状黑磷浸入修饰溶液中于室温20-25℃浸泡，所述修饰溶液的溶质摩尔比为(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，溶剂为丙酮或等体积比的丙酮和水的混合溶液，浸泡后，取出样品、有机溶剂洗涤、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、机械搅拌等方法分解而成。

优选的，所述浸泡时间为6h-7h。

优选的，所述洗涤溶液采用丙酮或IPA(异丙醇)。

优选的，所述干燥作业采用氮气枪吹扫完成。

优选的，所述修饰溶液中2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳的摩尔比为1：1。

优选的，所述修饰溶液中的溶质为10mmol 2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳，溶剂为1mL丙酮和1mL去离子水。

本发明的另一方面，还包括经上述方法保护的黑磷，保护后的黑磷在放置100天后，其晶格结构不发生变化，粗糙度无明显变化。

本发明的另一方面，还包括一种修饰溶液在保护黑磷上的应用，所述修饰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，溶剂为等体积比的丙酮或等体积比的丙酮和水的混合溶液。

优选的，所述修饰溶液中2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳的摩尔比为1：1。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、该方法既可以对单个黑磷器件加以保护，也可以在溶液中实现大批量黑磷的化学保护。

2、该方法无需在无水无氧条件下操作，操作过程简单，无需专业人员即可完成流程。

3、该方法不会对黑磷的光电性质产生不利影响，也不会破坏黑磷晶体结构。

4、黑磷化学保护后并不增加其表面粗糙度。

附图说明