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黑磷烯作為一種半導(dǎo)體二維材料備受關(guān)注。紫磷是另一種層狀半導(dǎo)體磷同素異形體，它具有獨(dú)特的電子和光電特性。但是由于至今都沒(méi)有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定紫磷的合成及其晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致紫磷和紫磷烯的進(jìn)一步探索遭受限制。這里，合成制備了宏觀尺寸的紫磷單晶，并在實(shí)驗(yàn)上確定了紫磷的晶體結(jié)構(gòu)為單斜P 2/n（a=9.210, b=9.128, c=21.893 Å, β=97.776°）。所獲得的晶格結(jié)構(gòu)已確認(rèn)是可靠且穩(wěn)定的。測(cè)試了紫磷的光學(xué)帶隙約為1.7 eV，與理論計(jì)算結(jié)果一致。紫磷的熱解溫度達(dá)到512℃以上，比黑磷高出52℃，這表明紫磷是最穩(wěn)定的磷同素異形體。此外，通過(guò)機(jī)械剝離和溶液剝離兩種方法都可以很容易獲得紫磷烯。

Figure 1. （a）紫磷的不對(duì)稱(chēng)單元， （b）紫磷的層狀結(jié)構(gòu)， （c）紫磷單晶的光學(xué)圖像，（d）1969年報(bào)道和（e）該工作合成的紫磷在布里淵區(qū)的聲子色散曲線。      
 

Figure 2. （a）一塊紫磷晶體和（b）機(jī)械破碎后紫磷的SEM圖像， （c）紫磷晶體的EDS光譜（插圖為放大譜圖，黃色箭頭顯示I的位置，藍(lán)色箭頭表示Sn的位置），（d）紫磷單晶的拉曼光譜（激發(fā)波長(zhǎng)為633 nm）， （e）破碎紫磷晶體的XRD圖。
 

Figure 3. （a）紫磷和（b）紫磷烯的電子結(jié)構(gòu)，（c）破碎紫磷晶體的漫反射光譜，（d）紫磷和黑磷的TGA曲線。
 

Figure 4. （a）紫磷烯納米帶的SEM圖和TEM圖，（b）剝離紫磷烯納米帶的SEM圖，（c）大量磷納米帶的CS-矯正HRTEM圖,（d）[001]方向相應(yīng)的 SAED圖，（e）磷烯納米帶傾斜端CS-矯正HRTEM圖。
 

Figure 5.（a）機(jī)械剝離和（b）液相剝離獲得的紫磷烯納米帶的AFM圖，（c）剝離的紫磷烯納米帶的高度情況。

該研究工作由西安交通大學(xué)張錦英課題組（第一作者為博士生張麗輝）于2019年發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition國(guó)際頂級(jí)期刊上。原文：Structure and Properties of Violet Phosphorus and its Phosphorene Exfoliation（http://dx.doi.org/10.1002/ange.201912761）