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科技成果——正交相黑磷单晶的制备技术

2023-03-28 来源:爱问旅游网
科技成果——正交相黑磷单晶的制备技术

技术开发单位 清华大学 所属领域 新材料 成果简介

黑磷是一种新型的二维材料,由于其较宽的可调控直接带隙、高载流子迁移率和优异的各向异性光电性质,在电子学以及光电子学领域展现了巨大的应用潜力,成为“后石墨烯时代”最受瞩目的二维材料之一。目前,黑磷主要由正交相体块单晶通过机械剥离或者液相剥离得到。因而,高质量正交相黑磷体块单晶是获得这种新型二维材料的前提。传统的合成正交相黑磷体块单晶方法包括超高压合成、基于金属汞或铋的催化合成等。这些方法要么依赖于精密且昂贵的仪器(超高压装置),要么依赖于高毒性的金属做催化剂。同时,所获得的正交相黑磷体块单晶产率不高,晶体的品质和尺寸仍有很大的提升空间。我们发展了一种正交晶系黑磷体块单晶的制备方法,摒弃了传统方法对设备的苛刻要求,也无需高毒性的合成原料,所获得的正交相黑磷体块单晶产率高(>90%),成本低,晶体质量好,尺寸大(毫米级)。该制备技术契合当今社会提倡的“绿色化学合成”概念,所获得的正交相黑磷体块单晶既能满足目前材料、物理、化学、电子、光电子等广大学术界对这类材料的供应需求,又能推进其商品化和产业化进程。

应用说明

本技术以金属锡和单质碘作为矿化剂,以红磷作为前驱体,采用

一种改进的化学气相传输法,实现了以较低的成本和较高的操作安全性制备正交相黑磷体块单晶(下午)。整个制备方法摈弃了传统的反应体系和工艺条件所带来的问题,实现高转化率的、毫米级的和高质量正交相黒磷体块单晶的制备,从而满足众多高科技领域对高质量和低成本黑磷需求。

效益分析

正交相黑磷体块单晶

随着“后石墨烯时代”学术界和产业界对黑磷这种新型二维材料的日渐重视,正交相黒磷单晶无论在国内市场还是国际市场都是供不应求。目前正交相黒磷单晶的最大供应商是Smart-elements和HQGraphene这两家外国公司,仅作科研供应且价钱昂贵,每克约为4000-5000元。随着国内外对该材料的重视,每年的需求量将有一个很大的递增。因此,正交相黒磷单晶的市场规模巨大,前景非常好。在中国国内,所需的正交相黒磷单晶主要来源于进口,面临着价格昂贵、采购困难、货期长和手续繁琐等问题,这严重阻碍了针对该材料的科学研究和产业的发展。本项目携手相关企业,瞄准正交相黒磷单

晶国内外市场需求,将这一低成本制备高质量正交相黒磷体块单晶的技术产业化,力争成为国内首家高质量正交相黒磷单晶材料专业制造商。

合作方式 技术转让、合作开发

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