Exfoliation des cristaux en vrac : Une méthode pour obtenir du phosphore plat consiste à exfolier des cristaux de phosphore noir en vrac. Cela implique des processus mécaniques ou chimiques pour diviser les cristaux en vrac en couches individuelles. Une exfoliation micromécanique, à l'aide de ruban adhésif ou d'autres matériaux adhésifs, peut être utilisée pour décoller de fines couches de phosphore noir. L'exfoliation en phase liquide, dans laquelle les cristaux massifs sont dispersés dans un solvant approprié et soumis à des ultrasons ou à des forces de cisaillement, peut également être utilisée pour produire du phosphorène en quelques couches.
Dépôt chimique en phase vapeur (CVD) : Le CVD est une technique largement utilisée pour la croissance du phosphore plat. Dans ce procédé, un gaz précurseur contenant du phosphore, tel que du trichlorure de phosphore (PCl3) ou du pentachlorure de phosphore (PCl5), est introduit dans une enceinte chauffée. Le gaz précurseur réagit avec un catalyseur métallique, généralement de l’or ou du cuivre, pour former des atomes de phosphore. Ces atomes cristallisent ensuite à la surface du substrat, formant des couches plates de phosphore. Le processus de croissance peut être contrôlé en ajustant la température, la pression et les débits de gaz pour obtenir du phosphorène de haute qualité.
Épitaxie par jet moléculaire (MBE) : Le MBE est une autre technique de croissance utilisée pour la fabrication de phosphore plat. Dans le MBE, les atomes de phosphore sont déposés sur un substrat chauffé dans un environnement sous vide poussé. Les atomes de phosphore sont évaporés à partir d'une source, telle qu'une cellule d'épanchement de phosphore, et dirigés vers le substrat. La température du substrat et la vitesse de dépôt sont soigneusement contrôlées pour favoriser la formation de couches plates de phosphore. MBE permet un contrôle précis du processus de croissance et des propriétés du phosphorène obtenu.
Synthèse basée sur les solutions : Des méthodes basées sur des solutions ont été développées pour synthétiser le phosphore plat directement à partir de précurseurs de solutions. Ces méthodes impliquent généralement la réaction de composés contenant du phosphore dans un solvant, suivie de l'auto-assemblage d'atomes de phosphore en structures plates. Une approche consiste à réduire les halogénures de phosphore, tels que PCl3 ou PBr3, en présence d'agents réducteurs appropriés. Une autre stratégie est la synthèse hydrothermale, où les précurseurs du phosphore sont chauffés dans un récipient fermé avec de l'eau à des températures et pressions élevées. La synthèse basée sur des solutions offre le potentiel d’une production évolutive de phosphore plat.
Le mécanisme de croissance du phosphore plat peut influencer ses propriétés et ses performances. Des facteurs tels que le matériau du substrat, la température de croissance et la composition des précurseurs peuvent affecter la structure cristalline, les propriétés électroniques et la morphologie des couches de phosphorène. Les chercheurs explorent et affinent continuellement ces techniques de croissance pour obtenir un phosphore plat de haute qualité présentant les propriétés souhaitées pour diverses applications, telles que l'électronique, l'optoélectronique et le stockage d'énergie.
