水素を含まないインターカレーションメカニズムを備えた超格好の少数の黒リンの電気化学的剥離

強い層間相互作用と黒リン（BP）の酸化問題の容易さにより、人工合成された少数の黒いリン（FL-BP）結晶のドメインサイズは10 µmを下回ることが多いため、大エリアでのさらなる用途が極端に制限されます。薄膜デバイスと統合回路。本明細書では、低いルイス酸インターカレーションを介した水素を含まない電気化学剥離戦略が、高品質の超高級FL-BP単結晶ドメインを生成するために開発された。弱いルイス酸テトラ-N-ブチルアンモニウム酢酸（CH3 COOTBA）とP ATOMの相互作用は、最大77.6±15.0 µmのFL-BP結晶の平均ドメインサイズを促進し、最大のドメインサイズは119 µmの大きさであることがわかります。。H+とH2 Oの存在は、拡張されたFL-BPフレークのサイズを大幅に減らすことがわかっています。電子輸送の測定値は、剥離されたFL-BP結晶が76 cm2 V-1 S-1の高穴移動度を示し、298 Kで103のオン/オフ比を示すことを示しています。達成。この作業は、ナノデバイスアプリケーションの産業要件を満たす大規模なBPフィルムに対して、スケーラブルでシンプルで低コストのアプローチを提供します。

Due to strong interlayer interaction and ease of oxidation issues of black phosphorus (BP), the domain size of artificial synthesized few-layer black phosphorus (FL-BP) crystals is often below 10 µm, which extremely limits its further applications in large-area thin-film devices and integrated circuits. Herein, a hydrogen-free electrochemical delamination strategy through weak Lewis acid intercalation enabled exfoliation is developed to produce ultralarge FL-BP single-crystalline domains with high quality. The interaction between the weak Lewis acid tetra-n-butylammonium acetate (CH3 COOTBA) and P atoms promotes the average domain size of FL-BP crystal up to 77.6 ± 15.0 µm and the largest domain size is found to be as large as 119 µm. The presence of H+ and H2 O is found to sharply decrease the size of as-exfoliated FL-BP flakes. The electronic transport measurements show that the delaminated FL-BP crystals exhibit a high hole mobility of 76 cm2 V-1 s-1 and an on/off ratio of 103 at 298 K. A broadband photoresponse from 532 to 1850 nm with ultrahigh responsivity is achieved. This work provides a scalable, simple, and low-cost approach for large-area BP films that meet industrial requirements for nanodevices applications.