由竞争性的P–Cu和P–P相互作用介导的层次化磷烯生长途径

《Nano Letters》：Hierarchical Phosphorene Growth Pathway Mediated by Competing P–Cu and P–P Interactions

蓝磷烯在Cu(111)表面的逐层生长机制通过扫描隧道显微术揭示：低覆盖度下P-Cu强键主导形成团簇，随后发展为畸变1×1链状结构；中高覆盖度时P-P键增强推动相变至近1×1 stripe相，最终饱和覆盖时形成超平坦1×1蓝磷烯。研究发现，随着覆盖度增加，界面电荷转移单调减弱而P-P键合能增强，实现了从基底主导到层内主导的相互作用转变，建立了二维非范德华材料在活性金属基底上生长的通用动力学路径。

　　

尽管最近的突破已经在Cu(111)表面成功制备了蓝色磷烯（BlueP），但由于P与Cu之间的强耦合作用，其生长机制仍然不清楚。通过扫描隧道显微镜观察，我们发现了一种由P与Cu之间的竞争性相互作用以及P与P之间的相互作用共同主导的层次化生长路径。在低覆盖度下，强P-Cu键合占主导地位，导致形成P簇，随后发展出扭曲的1×1链结构。随着P密度的不断增加，结构逐渐转变为接近1×1条纹相，这一转变得益于链间部分键合以及P与P之间的完全配位。当覆盖度达到饱和时，增强的P-P相互作用使系统转变为超平的1×1 BlueP结构。关键的是，我们发现随着覆盖度的增加，界面电荷转移逐渐减弱，而P-P键合能量反而增强，这表明主导相互作用类型从P与基底之间的键合转变为层内稳定作用。这种从基底主导键合向层内主导键合的相互作用层次结构的转变，为在活性金属基底上制备非范德华力二维材料提供了一种普遍适用的动力学路径。