Infrared detection by binary phosphides is of great interest due to their high carrier mobility, excellent stability, and high absorbance coefficient, as they have a wide range of applications in civil and military fields. As the only metastable phase in gold phosphide, Au2P3 has attracted great attention in fundamental research and optoelectronic applications. Here, we synthesized high-quality and environmentally stable Au2P3 nanosheets through a modified facile one-step mineralization-assisted chemical vapor transport method. Through systematic infrared photoluminescence characterizations, it is found that the as-synthesized Au2P3 nanosheets display an impressive mid-infrared luminescence band centered at about 6.64 μm (0.187 eV) at room temperature. Furthermore, Au2P3-based self-powered photodetectors display outstanding infrared detection performance with D* = 2.9 × 1010 Jones at 1550 nm and D* = 1.9 × 108 Jones at 2611 nm, respectively. Our results suggest that the synthesized Au2P3 nanosheets could be promising candidates for future chip-based infrared nanophotonic and optoelectronic circuitry.
References
1.
M.
Sharon
and G.
Tamizhmani
, J. Mater. Sci.
21
(6
), 2193
(1986
).2.
T.
Trindade
, P.
O'Brien
, and N. L.
Pickett
, Chem. Mater.
13
(11
), 3843
(2001
).3.
S. T.
Oyama
, J. Catal.
216
(1
), 343
(2003
).4.
H.
Barz
, H. C.
Ku
, G. P.
Meisner
, Z.
Fisk
, and B. T.
Matthias
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
77
(6
), 3132
(1980
).5.
M. V.
Landau
, M.
Herskowitz
, T.
Hoffman
, D.
Fuks
, E.
Liverts
, D.
Vingurt
, and N.
Froumin
, Ind. Eng. Chem. Res.
48
(11
), 5239
(2009
).6.
S. L.
Brock
, S. C.
Perera
, and K. L.
Stamm
, Chem. Eur. J.
10
(14
), 3364
(2004
).7.
S. T.
Oyama
, T.
Gott
, H. Y.
Zhao
, and Y.-K.
Lee
, Catal. Today
143
(1
), 94
(2009
).8.
A.-M.
Alexander
and J. S. J.
Hargreaves
, Chem. Soc. Rev.
39
(11
), 4388
(2010
).9.
I. R.
Shein
, N. I.
Medvedeva
, and A. L.
Ivanovskii
, Physica B
371
(1
), 126
(2006
).10.
M.
Snure
, T.
Prusnick
, E.
Bianco
, and S. C.
Badescu
, Materials
12
(4
), 555
(2019
).11.
P.
Pyykkö
, Chem. Soc. Rev.
37
(9
), 1967
(2008
).12.
P.
Pyykkö
, Inorg. Chim. Acta
358
(14
), 4113
(2005
).13.
P.
Pyykkö
, Angew. Chem. Int. Ed.
43
(34
), 4412
(2004
).14.
A. L.
Allred
, J. Inorg. Nucl. Chem.
17
(3
), 215
(1961
).15.
E. J.
Fernández
, A.
Taguna
, and M. E.
Olmos
, J. Chil. Chem. Soc.
52
, 1200
(2007
).16.
A. I.
Kozlov
, A. P.
Kozlova
, H. C.
Liu
, and Y.
Iwasawa
, Appl. Catal., A
182
(1
), 9–28
(1999
).17.
W.
Jeitschko
and M. H.
Moller
, Acta Crystallogr., Sect. B
35
(3
), 573
(1979
).18.
M.
Eschen
and W.
Jeitschko
, J. Solid State Chem.
165
(2
), 238
(2002
).19.
V. G.
Weizer
and N. S.
Fatemi
, J. Appl. Phys.
69
(12
), 8253
(1991
).20.
A. E.
Henkes
, Y.
Vasquez
, and R. E.
Schaak
, J. Am. Chem. Soc.
129
(7
), 1896
(2007
).21.
N. R.
Panyala
, E. M.
Peña-Méndez
, and J.
Havel
, Rapid Commun. Mass Spectrom.
26
(9
), 1100
(2012
).22.
S.
Carenco
, I.
Florea
, O.
Ersen
, C.
Boissière
, N.
Mézailles
, and C.
Sanchez
, New J. Chem.
37
(4
), 1231
(2013
).23.
X. D.
Wen
, T. J.
Cahill
, and R.
Hoffmann
, J. Am. Chem. Soc.
131
(6
), 2199
(2009
).24.
Y.
Li
, Y. P.
Cao
, Y. F.
Li
, S. P.
Shi
, and X. Y.
Kuang
, Eur. Phys. J. D
66
(1
), 10
(2012
).25.
M.
Zhang
, S.
Chen
, Q. M.
Deng
, L. M.
He
, L. N.
Zhao
, and Y. H.
Luo
, Eur. Phys. J. D
58
(1
), 117
(2010
).26.
C.
Majumder
, A. K.
Kandalam
, and P.
Jena
, Phys. Rev. B
74
(20
), 205437
(2006
).27.
K. M.
Xu
, T.
Huang
, H.
Wen
, Y. R.
Liu
, Y. B.
Gai
, W. J.
Zhang
, and W.
Huang
, RSC Adv.
3
(46
), 24492
(2013
).28.
M.
Eschen
, J.
Wallinda
, and W.
Jeitschko
, Z Anorg. Allg. Chem.
628
(12
), 2764
(2002
).29.
O.
Olofsson
, Acta Chem. Scand.
24
(2
), 723
(1970
).30.
M.
Eschen
, G.
Kotzyba
, B.
Künnen
, and W.
Jeitschko
, Z. Anorg. Allg. Chem.
627
(7
), 1699
(2001
).31.
S.
Carenco
, D.
Portehault
, C.
Boissière
, N.
Mézailles
, and C.
Sanchez
, Chem. Rev.
113
(10
), 7981
(2013
).32.
M.
Piccardo
, N. A.
Rubin
, L.
Meadowcroft
, P.
Chevalier
, H.
Yuan
, J.
Kimchi
, and F.
Capasso
, Appl. Phys. Lett.
112
(4
), 041106
(2018
).33.
L.
Zhu
, Z.
Deng
, J.
Huang
, H. J.
Guo
, L.
Chen
, C.
Lin
, and B. L.
Chen
, Opt. Express
28
(16
), 23660
(2020
).34.
S.
Maimon
and G. W.
Wicks
, Appl. Phys. Lett.
89
(15
), 151109
(2006
).35.
A.
Rogalski
, Opto-Electron. Rev.
20
(3
), 279
(2012
).36.
L.
Britnell
, R. M.
Ribeiro
, A.
Eckmann
, R.
Jalil
, B. D.
Belle
, A.
Mishchenko
, Y. J.
Kim
, R. V.
Gorbachev
, T.
Georgiou
, S. V.
Morozov
, A. N.
Grigorenko
, A. K.
Geim
, C.
Casiraghi
, A. H.
Castro Neto
, and K. S.
Novoselov
, Science
340
, 1311
(2013
).37.
Y. J.
Xu
, Z.
Shi
, X. Y.
Shi
, K.
Zhang
, and H.
Zhang
, Nanoscale
11
(31
), 14491
(2019
).38.
Y.
Li
, J. Y.
Liu
, X.
Su
, Q. D.
Ou
, Z. C.
Wan
, Y. J.
Wu
, W. Z.
Yu
, X. Z.
Bao
, Y. M.
Huang
, and X. M.
Wang
, J. Mater. Chem. C
8
(20
), 6659
(2020
).39.
J.
Yang
, H.
Qin
, and K.
Zhang
, Opt. Commun.
406
, 36
(2018
).40.
W.
Zhou
, J. Z.
Chen
, H.
Gao
, T.
Hu
, S. C.
Ruan
, A.
Stroppa
, and W.
Ren
, Adv. Mater.
31
(5
), 1804629
(2019
).41.
A. K.
Geim
and I. V.
Grigorieva
, Nature
499
, 419
(2013
).42.
T.
Sun
, W. L.
Ma
, D. H.
Liu
, X. Z.
Bao
, B.
Shabbir
, J.
Yuan
, S. J.
Li
, D. C.
Wei
, and Q. L.
Bao
, J. Semicond.
41
(7
), 072907
(2020
).43.
K. M.
Xu
, S.
Jiang
, Y. P.
Zhu
, T.
Huang
, Y. R.
Liu
, Y.
Zhang
, Y. Z.
Lv
, and W.
Huang
, RSC Adv.
5
(33
), 26071
(2015
).44.
T.
Sun
, Y. J.
Wang
, W. Z.
Yu
, Y. S.
Wang
, Z. G.
Dai
, Z. K.
Liu
, B. N.
Shivananju
, Y. P.
Zhang
, K.
Fu
, and B.
Shabbir
, Small
13
(42
), 1701881
(2017
).45.
J.
Chen
, J.
Wang
, Q.
Yu
, T.
Wang
, Y.
Zhang
, C.
Chen
, C.
Li
, Z. Q.
Wang
, S. C.
Zhu
, X. G.
Ding
, L. J.
Wang
, J.
Wu
, K.
Zhang
, P.
Zhou
, and Z. F.
Jiang
, ACS Appl. Mater. Interfaces
13
(11
), 13524
(2021
).46.
L.
Xie
, J.
Wang
, J.
Li
, C.
Li
, Y.
Zhang
, B. P.
Zhu
, Y. Z.
Guo
, Z. C.
Wang
, and K.
Zhang
, Adv. Electron. Mater.
7
(7
), 2000962
(2021
).47.
V.
Pareek
, J.
Madéo
, and K. M.
Dani
, Phys. Rev. Lett.
124
(5
), 057403
(2020
).48.
M.
Leroux
, N.
Grandjean
, B.
Beaumont
, G.
Nataf
, F.
Semond
, J.
Massies
, and P.
Gibart
, J. Appl. Phys.
86
(7
), 3721
(1999
).49.
Y. J.
Xu
, X. Y.
Shi
, Y. S.
Zhang
, H. T.
Zhang
, Q. L.
Zhang
, Z. L.
Huang
, X. F.
Xu
, J.
Guo
, H.
Zhang
, L. T.
Sun
, Z. M.
Zeng
, A. L.
Pan
, and K.
Zhang
, Nat. Commun.
11
(1
), 1330
(2020
).50.
Y. S.
Zhang
, S. W.
Wang
, S. L.
Chen
, Q. L.
Zhang
, X.
Wang
, X. L.
Zhu
, X. H.
Zhang
, X.
Xu
, T. F.
Yang
, M.
He
, X.
Yang
, Z. W.
Li
, X.
Chen
, M. F.
Wu
, Y. R.
Lu
, R. M.
Ma
, W.
Lu
, and A. L.
Pan
, Adv. Mater.
32
(17
), 1808319
(2020
).51.
M.
Amani
, E.
Regan
, J.
Bullock
, G. H.
Ahn
, and A.
Javey
, ACS Nano
11
(11
), 11724
(2017
).52.
Z. H.
Zhang
, S. Y.
Wang
, C. S.
Liu
, R. Z.
Xie
, W. D.
Hu
, and P.
Zhou
, Nat. Nanotechnol.
17
(1
), 27
(2021
).53.
J. R.
Yu
, X. X.
Yang
, G. Y.
Gao
, Y.
Xiong
, Y. F.
Wang
, J.
Han
, Y. H.
Chen
, H.
Zhang
, Q. J.
Sun
, and L. W.
Zhong
, Sci. Adv.
7
(12
), eabd9117
(2021
).54.
D.
Xiang
, T.
Liu
, J. L.
Xu
, J. Y.
Tan
, Z. H.
Hu
, B.
Lei
, Y.
Zheng
, J.
Wu
, A. H. C.
Neto
, L.
Liu
, and W.
Chen
, Nat. Commun.
9
(1
), 2966
(2018
).55.
D.
Li
, C. G.
Zhu
, H. W.
Liu
, X. X.
Sun
, B. Y.
Zheng
, Y.
Liu
, Y.
Liu
, X. W.
Wang
, X. L.
Zhu
, X.
Wang
, and A. L.
Pan
, Sci. Bull.
65
(4
), 293
(2020
).56.
Y.
Wang
, E. F.
Liu
, A. Y.
Gao
, T. J.
Cao
, M. S.
Long
, C.
Pan
, L. L.
Zhang
, J. W.
Zeng
, C. Y.
Wang
, W. D.
Hu
, S. J.
Liang
, and F.
Miao
, ACS Nano
12
(9
), 9513
(2018
).57.
M. S.
Long
, A. Y.
Gao
, P.
Wang
, H.
Xia
, C.
Ott
, C.
Pan
, Y. J.
Fu
, E. F.
Liu
, X. S.
Chen
, W.
Lu
, T.
Nilges
, J. B.
Xu
, X. M.
Wang
, W. D.
Hu
, and F.
Miao
, Sci. Adv.
3
(6
), e1700589
(2017
).58.
M.
Buscema
, D. J.
Groenendijk
, S. I.
Blanter
, G. A.
Steele
, H. S. J.
van der Zant
, and A. C.
Gomez
, Nano Lett.
14
(6
), 3347
(2014
).59.
M. X.
Zhao
, W.
Xia
, Y.
Wang
, M.
Luo
, Z.
Tian
, Y. F.
Guo
, W. D.
Hu
, and J. M.
Xue
, ACS Nano
13
(9
), 10705
(2019
).60.
S.
Luo
, J. L.
Li
, T.
Sun
, X. Z.
Liu
, D. C.
Wei
, D. H.
Zhou
, J.
Shen
, and D. P.
Wei
, Nanotechnology
32
(10
), 105705
(2021
).61.
Y.
Wang
, P. S.
Wu
, Z.
Wang
, M.
Luo
, F.
Zhong
, X.
Ge
, K.
Zhang
, M.
Peng
, Y.
Ye
, Q.
Li
, H. N.
Ge
, J. F.
Ye
, T.
He
, Y. F.
Chen
, T. F.
Xu
, C. H.
Yu
, Y. M.
Wang
, Z. G.
Hu
, X. H.
Zhou
, C. X.
Shan
, M. S.
Long
, P.
Wang
, P.
Zhou
, and W. D.
Hu
, Adv. Mater.
32
(45
), 2005037
(2020
).© 2022 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2022
Author(s)
You do not currently have access to this content.
