詳解磷烯與柔性元器件

梅昌榮 陳冠剛 何茂權 程 靜

（廣東成德電子科技股份有限公司，廣東 佛山 528300）

0 前言

可穿戴式電子、醫療電子及便攜式電子產品的快速發展，極大地促進了現代社會對高性能柔性元器件的需求。而柔性元器件由于其具有厚度薄、體積小、高柔性等優點而備受世人的關注，但可以構建起柔性元器件的重任卻只能落在石墨烯、錫烯、磷烯、硅烯等人的身上了。

磷烯（Phosphorene）是一種新興的、類似于石墨烯的單元素二維材料（其分子結構式見下圖1），但它不同于石墨烯地方就是其價帶與導帶之間存在著很大的間隙（從0.3e V到2.20 eV之間不等），并且能夠與硅晶片及硅烯完全相容。除此之外，它還有良好的柔韌性（抗拉伸強度在8～18 GPa之間）、反泊松比效應及較高的載流子遷移率（10000 cm2/Vs）等特性，這就為其提供了在柔性元器件制作舞臺上大展拳腳的機會。下面，我們就來詳細地講述其制備過程，性質及如何在柔性元器件制作中大展拳腳的（如圖1）。

圖1 磷烯的分子結構式

1 磷烯的制備

與石墨烯的制備一樣，磷烯也可以采用機械剝離法、液相剝離法、CVD（化學汽相沉積）法等從黑磷中得到，但因機械剝離法和CVD法都不能得量產，而液相剝離法因其制備容易，且不易氧化而成為磷烯制作中的主流方法，其具體制作是將黑磷置于CHP（N-環己基-2-吡咯烷酮）或者NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶液中，然后用超聲波來擊打黑磷，使其P-P鍵斷開后進行重組，就可以能得到褶皺蜂窩狀的磷烯，經測試表明該物質不僅具有反泊……