层状黑磷是最早被报道的各向异性二维材料，其具有众多优异的特性如：本征面内各向异性的原子结构，从 0.3 eV（体）到 2.0 eV（单层）的可调直接带隙，高达 1000 cm2V-1S-1的载流子迁移率等，可以广泛可以用于制备具有极性的新型电子、光电、热电以及生物器件。但是，少层黑磷空气中在空气中容易氧化，导致电学性能下降，这严重阻碍了黑磷器件在实际应用中的发展。为了克服这一难题，研究人员分别从理论和实验两方面投入了大量精力，了解其氧化的基本机制，在过去几年中取得了一些重大进展。但是由于自然环境中包括氧气、水和光照等多种氧化诱导因子，氧化机理复杂，在自然环境中黑磷的氧化机理的研究仍不全面。
课题组沈万福、孙兆阳等从发展有效的测量技术角度出发，自主开发了反射差分显微镜系统，可实现层状黑磷的光学各向异性的直接测量。利用反射差分显微镜，在层状黑磷薄片的空气中氧化过程中进行了超过一个月的持续测量，系统研究了黑磷氧化过程中的光学性质的变化。首先，从实验角度证实了黑磷氧化后的产物是各向同性，并且黑磷氧化过程中晶体取向不变。进一步研究发现，与电学性质不同，黑磷的光学各向异性对氧化相当不敏感，甚至可以保持几天不变。此现象是由于黑磷氧化产物是光学各向同性的性质以及初始阶段氧化物的低覆盖率导致的。随着氧化程度的加深，当氧化产物POx（x=1-3）形成有效层时，顶层的氧化层通过光学干涉调节了黑磷的光学各向异性，与新鲜样品相比，光学各向异性可能增加或减少，这依赖于原始层状黑磷的厚度以及膜层结构。这些结果揭示了氧化对黑磷的光学各向异性的影响，从光学角度为理解黑磷氧化机制提供了新的实验数据，也为调控黑磷光学特性引入了新思路。
论文信息：
Directly Evaluating the Optical Anisotropy of Few-Layered Black Phosphorus during Ambient Oxidization
Wanfu Shen,Zhaoyang Sun,Shuchun Huo,Chunguang Hu
AdvancedOptical Materials, DOI: 10.1002/adom.202102018
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adom.202102018
