黑磷由于其独特的电子学、光学性质正受到广泛的关注，掺杂是一种有效的调控材料性质的方法，但是黑磷的控制性直接大规模生长具有较大挑战。有鉴于此，清华大学刘碧录等报道了通过短距离传输生长方法实现控制性生长高质量黑磷的方法，并实现了目前已报道的最高产率，实现了将98 %的红磷转化为黑磷。同时，该方法能够对As，Sb，Bi，Se，Te掺杂。光谱学研究结果显示，通过掺杂作用，黑磷的能带、功函、能带位置等电子学性质能够系统性的调控。此外，作者发现当Sb，Te掺杂后，材料在空气中的稳定性得以提高，这是由于掺杂导致导带底向下偏移形成的。

本文要点：

（1）

合成方法。将20 mg Sn、10 mg SnI₄、500 mg红磷混合封管，升温到600 ℃并保持2~8 h，随后8~15 h 后降温至500 ℃中并保持1~4 h，随后在4~20 h内降温至250 ℃，随后降至室温。掺杂样品制备的方法中需要额外加入10 mg对应的掺杂金属单质，并需要提高反应温度为650~800 ℃。

（2）

掺杂样品稳定性。考察了黑磷、Sb掺杂黑磷、Te掺杂黑磷、b-As_0.19P_0.81几种样品，结果发现，Sb掺杂，Te掺杂的黑磷有更高的空气氛围稳定性。作者考察了能级位置，发现Sb掺杂、Te掺杂后，材料的CBM、VBM能级都降低，并且低于O₂/O₂^-的还原电极电势，导致难以被氧气氧化。

作者介绍

刘碧录，2006年本科毕业于中国科技大学材料科学与工程系，2012年博士毕业于中科院金属研究所，导师成会明院士、任文才研究员。主要研究方向是碳纳米管和二维半导体材料的控制生长、生长机理及其纳电子器件、薄膜电子器件、光电器件和能源器件应用。

主页：https://www.tbsi.edu.cn/biluliuGroup/home.html

参考文献

Mingqiang Liu, Simin Feng, Yi Hou, Shilong Zhao, Lei Tang, Jiaman Liu, Feng Wang, Bilu Liu*

High yield growth and doping of black phosphorus with tunable electronic properties, Materials Today 2020

DOI：10.1016/j.mattod.2019.12.027

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702119309009