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与许多其他二维(2D)材料一样，黑磷近年来受到人们的关注，主要是因为其高载亚博网站下载流子迁移率和与厚度相关的直接带隙。
然而，尽管在物质上取得了进步，研究人员发现，由于黑磷在环境条件下的不稳定性，它在本质上很难沉积到其他材料上。亚博网站下载来自中国、芬兰和英国的研究人员组成了一个全球团队，他们发明了一种无粘结剂的黑磷墨水，可以在环境条件下以可扩展的方式喷墨打印到光电和光子器件上。
尽管黑磷的性质很好，但要把它固定在给定的基质上是出了名的困难。黑磷具有在光子和光电子领域应用的潜力，包括晶体管、发光二极管、光电探测器、太阳能电池和用于超快激光器的全光开关等设备，但其商业可行性一直受到不稳定性问题的阻碍。
远离其他失败的方法,试图存款黑磷基质,研究小组的研究人员利用一个不同的角度来解决这个问题通过生产binder-free黑磷喷墨墨水黑磷组成的二元溶剂异丙醇、丁醇的载体。
通过离心法、超声波辐照法、滴铸法等一系列步骤配制了喷墨墨水。使用的喷墨打印机是带有Dimatix DMP-2831墨盒的fujifilx DMC-11610，它能产生大约10皮升(pL)大小的液滴。选择的基质是硅、二氧化硅、玻璃和PET，所有这些基质都是未经处理的，在沉积前用丙酮和水清洗。
采用一系列技术对油墨进行了表征，包括拉曼光谱、光学吸收测量、光散射测量、悬垂液滴和平行板流变仪测量以及接触角测量。
该配方允许稳定的喷射、马兰戈尼流的再循环和未处理的基质的润湿。双组分配方中的醇的低沸点使得油墨快速干燥，因为溶剂迅速蒸发(在60°C以下10秒内)。这些特性也有助于抑制许多油墨中“咖啡环”的形成。
研究人员还提高了油墨浓度，减少了打印重复次数，以优化给定设备制造过程中沉积的黑磷量。快速干燥时间和缩短打印时间(由于重复次数减少)的组合使得沉积发生，即使在环境条件下也不可能发生氧化。
通过优化打印过程(和相关的打印特性)，研究人员生产出了一种打印一致性高的油墨，在打印重复中显示出小于2%的差异，在打印图案中显示出小于3.4%的空间一致性。
研究人员还用一种众所周知的保形涂层聚苯乙烯c来封装油墨。油墨的包封性使黑磷在环境条件下保持稳定的时间超过30天。
这种印刷一致性、均匀性和长期稳定性的结合促使研究人员开发了一系列使用黑磷油墨的光子和光电器件，其中包括一个饱和吸收器——它能在32.7 MW cm的强辐照下产生稳定的超短脉冲－2持续时间超过30天;以及可见光和近红外波段的宽带光电探测器，其响应度可达164 mA W－1．
在450 nm波长下，光检测器的检测性能提高了10倍，并将检测范围扩展到1550 nm，同时使用黑色磷墨水。
研究人员已经生产了一种可扩展的工艺，在该工艺中，黑磷墨水在整个设备制造过程中都是稳定的。该工艺已经证明了对这些油墨的大规模商业化具有高度的适用性，可用于未来需要长期稳定性的光子和光电技术。
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“光电子与光子学喷墨印刷用黑磷油墨配方”-胡。G.，等，自然通讯，2017,DOI: 10.1038/s41467-017-00358-1
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