复旦大学物理学系晏湖根课题组 展现少层黑磷层
来源:湖州网 发表于2019-07-29 11:09:44 编辑:张柏芝
摘要: 近来,复旦大学物理学系晏湖根教授课题组和吴骅教授课题组协作,初次在少层黑磷中展现了层间范德瓦尔斯相互作用的应变调控,并发现失常的应变依靠

  近来,复旦大学物理学系晏湖根教授课题组和吴骅教授课题组协作,初次在少层黑磷中展现了层间范德瓦尔斯相互作用的应变调控,并发现失常的应变依靠联系。6月4日,研讨效果以《少层黑磷层间范德瓦尔斯相互作用的应变调控》(“Strain-tunable van der Waals interaction of few-layer black phosphorus”)为题在线发表于《天然·通讯》(Nature Communications)。

  “人们可以将不同二维资料,好像堆积木相同,一层一层地人工堆叠起来,构成范德瓦尔斯异质结。”自2004年石墨烯面世以来,层状资料引起广泛重视。范德瓦尔斯异质结在其间饶有兴趣。分数量子霍尔效应、石墨烯中能隙的翻开、非典型超导、可调控的莫特绝缘体、超长寿数莫尔激子……研讨已知,在这些范德瓦尔斯异质结中存在许多别致物理现象,这些现象都与层间相互作用有着紧密联系,由此,调控层间范德瓦尔斯相互作用显得尤具含义。

  晏湖根教授课题组以少层黑磷作为研讨系统,系统研讨了2-10层黑磷的能带结构随面内应力之演化规则。研讨效果表明,一切光学跃迁的峰位随应力呈线性改动,且峰位移动的速率呈现出显着的层数依靠及跃迁量子数依靠。层数越少,跃迁量子数越大,峰位移动的速率越小。与吴骅教授课题组第一性原理计算效果彻底符合。这种依靠联系与应力可调的层间范德瓦尔斯相互作用具有密切联系。紧捆绑模型拟合效果显现,1%的双轴面内应变可以带来~10%的层间相互作用改动,表明面内应力可以十分有效地调控层间相互作用。

  值得一提的是,这一研讨还发现了反直觉的现象,即面内拉伸的应力可以使层间相互作用削弱。在通常情况下,因为资料的泊松效应,面内的拉伸应力应该使层间间隔减小,然后使层间相互作用增强。“这就像一根绳子,拉它时绳子会变细一点,然后绳子内部的摩擦力会增大,”晏湖根解说。据介绍,黑磷共同的面内褶皱晶体结构是其呈现失常现象的原因。该研讨作业可为应力调控二维资料及范德瓦尔斯异质结的层间相互作用奠定根底。

  黑磷是近几年来重视的新式二维资料,具有共同的晶体结构和优异的物理性能。与此同时,不管厚度怎么改动,黑磷总是直接带隙半导体。因为层间范德瓦尔斯相互作用的影响,少层黑磷的导带和价带会被劈裂成多个子带。与之对应,在光学吸收谱中可观测到多个吸收峰。这些吸收峰的劈裂距离可以直接反响出层间相互作用之强弱。相较黑磷,在比如过渡金属硫族化合物等其它二维资猜中,因为其少层资料为直接带隙半导体,经过光谱手法直接反响层间范德瓦尔斯相互作用之强弱则十分困难。正因如此,少层黑磷可以供给抱负渠道以监测层间范德瓦尔斯相互作用。

  “黑磷看似是一种简略的半导体,但它不时带给咱们惊喜!”课题组成员黄申洋如是说。据悉,这项作业是继少层黑磷的具体能带表征和层数依靠的激子捆绑能两项效果后,晏湖根课题组在黑磷研讨中的另一项重要发展。

  复旦大学物理学系教授晏湖根为该研讨论文通讯作者,博士研讨生黄申洋、博士后张国伟分别为第一和第二作者,教授吴骅和博士研讨生范风人为试验效果供给了理论解说。相关作业得到国家天然科学基金委和科技部要点研制方案赞助。(封面制图:沈熠韵)

  

  

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