温度与拉伸应变调控体相黑磷的价带演化
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作者:
作者单位:

1.南京大学 电子科学与工程学院;2.河南科技大学 物理与工程学院

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基金项目:

国家自然科学基金项目(12104216, 12241403, 61974061).


The evolutions of valence band in bulk black phosphorus regulated by temperature and tensile strain
Author:
Affiliation:

1.School of Physics and Engineering,Henan University of Science and Technology;2.School of Electronic Science and Engineering,Nanjing University

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    摘要:

    利用角分辨光电子能谱仪(ARPES)结合薄膜拉伸样品托,对体相黑磷分别进行了变温度和200℃下拉伸应变调控的能带测试。结果显示,随着加热温度从30℃增加到200℃,价带顶(valence band maximum, VBM)逐渐向深能级偏移。造成这种变化的原因是晶格的受热膨胀弱化了层间相互作用。随后,200℃下的应变ARPES测试表明,随着沿zigzag方向的拉伸应变的增加,VBM呈现出线性的浅能级偏移趋势,高温下的VBM偏移率达到了17.8 meV/% strain。这是由于在高温下,拉伸应变引起的面外方向的晶格收缩量更大,相应的层间相互作用增强更多,从而导致VBM发生更显著的偏移。

    Abstract:

    Using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES) combined with a thin-film stretching holder, the temperature-dependent band measurements of bulk black phosphorus were conducted firstly, and then the band measurements under tensile strain at 200°C were performed. The results show that as the heating temperature increases from 30°C to 200°C, the valence band maximum (VBM) gradually shifts towards deeper levels. This change is attributed to the weakening of interlayer interactions due to thermal expansion of the lattice. The strain-ARPES measurements at 200°C indicate that as the tensile strain along the zigzag direction increases, the VBM exhibits a linear shift towards shallower levels, with a shift rate of 17.8 meV/% strain. This is because at high temperatures, the tensile strain induces a greater lattice contraction in the out-of-plane direction, resulting in a more significant enhancement of interlayer interactions, which subsequently leads to a more pronounced VBM shift.

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  • 收稿日期:2024-07-16
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