量子點具有獨特的量子局域和邊界效應。近年來，一類新型的量子點——二維材料衍生量子點——受到越來越多的關注。與傳統(tǒng)的有機熒光團和半導體量子點相比，二維材料衍生量子點具有穩(wěn)定性好、毒性低等優(yōu)點，其中黑磷量子點具有獨特的寬帶吸收和藍、綠發(fā)光特性，在光熱**、生物成像、超快光子學等領域表現(xiàn)出理想的應用效果。然而，黑磷量子點與黑磷烯一樣存在環(huán)境不穩(wěn)定的缺點，并且能級結構中普遍存在的陷阱態(tài)對電子躍遷和發(fā)光特性具有**的阻礙作用。

我們提出了一種通過氟化同時提高黑磷量子點環(huán)境穩(wěn)定性和消除電子陷阱態(tài)的策略。氟化黑磷量子點通過一種基于離子液體電解液的電化學剝離與同步氟化實驗的方法一步得到，

氟化黑磷量子點的環(huán)境穩(wěn)定性測試如圖1所示，其氟化穩(wěn)定機理被認為是氟吸附原子對磷原子的孤對電子具有強吸引作用，阻斷了磷與外界氧之間的電荷轉移和反應路徑，同時氟原子也對氧和水具有排斥作用。

實驗檢測發(fā)現(xiàn)，隨著電解液中氟源濃度的增加，所制得的氟化黑磷量子點的氟化程度（氟磷原子數(shù)之比）也隨之增加，達到0.68以后趨于穩(wěn)定，表明黑磷只具有較低的氟化能力。**性原理計算表明（圖2），隨著氟吸附原子的增加，氟化黑磷量子點的結構從的輕微形變到晶格扭曲和斷鍵，到被氟腐蝕分解，很好地解釋了實驗結果，同時也揭示了氟化對調節(jié)黑磷量子點環(huán)境穩(wěn)定性和熱力學穩(wěn)定性之間的矛盾。

進一步探索了氟化對黑磷量子點陷阱態(tài)的調控作用。**性原理計算表明，氟化黑磷量子點能隙中的陷阱態(tài)會隨氟化程度呈現(xiàn)有規(guī)律的消失。當吸附的氟原子使磷原子的配位數(shù)不等于3或者5時（圖3中的P84F12和P84F48），氟化黑磷量子點中電子的總化學計量比不滿足，使HOMO和LUMO成為深能級陷入帶隙，產(chǎn)生電子局域態(tài)，阻礙電子從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷。這些局域態(tài)集中在配位數(shù)不等于3或者5的未氟化邊界磷原子處，表明陷阱態(tài)為黑磷量子點的內在屬性，氟化并未引入陷阱態(tài)。而當吸附的氟原子使磷原子的配位數(shù)等于3或者5時（圖3中的P84F24、P84F40、P84F64），氟化黑磷量子點中電子總化學計量比得到滿足，HOMO和LUMO成為集體態(tài)，電子局域消失，電子躍遷以及相關的發(fā)光、輸運性質將得到**的發(fā)揮。結果表明，氟化缺陷可**消除黑磷量子點中的陷阱態(tài)，即黑磷量子點對氟缺陷具有電子兼容性，對實現(xiàn)黑磷量子點基發(fā)光和生物光子學器件領域具有重要的實際意義。

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