通过Sn–Bi熔剂实现紫磷晶体的相选择性生长

《ACS Nano》：Phase-Selective Growth of Violet Phosphorus Crystals via Sn–Bi Flux

紫磷单晶通过Sn-Bi助熔剂选择性合成，实现5毫米尺寸，XRD半峰宽0.098°，光探测器检测率达1.68×101? cmHz?.?W?1，响应时间1.05ms。

　　

紫磷（VP）是磷的一种同素异形体，是一种二维范德华层状半导体材料，其带隙可调范围为1.4至2.0电子伏特。尽管它在光电子应用方面具有潜力，但由于在生长过程中其他磷同素异形体的竞争，制备高纯度、高质量的单晶紫磷仍然是一个重大挑战。在这里，我们报道了一种基于Sn–Bi二元金属助熔剂的相位选择性合成策略，该策略能够生长出边长可达5毫米的紫磷单晶。我们的方法利用了助熔剂中Sn的存在来抑制不需要的同素异形体的形成，从而促进紫磷的选择性生成。通过X射线衍射分析，我们发现紫磷晶体的质量非常优异，其（004）面的半高宽仅为0.098°。此外，基于紫磷的光电晶体在458纳米（2.70电子伏特）激光照射下表现出高达约1.68 × 10¹⁵ cm Hz^0.5 W^–1的超高性能检测灵敏度，并且响应时间仅为1.05毫秒。这些结果凸显了紫磷在光电子领域的潜力，以及相位纯度和晶体结构对于实现高性能器件的重要性。我们的相位选择性合成策略有效抑制了竞争性同素异形体的形成，为高性能器件的制备提供了关键保障。