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黑磷凭什么能够替代石墨烯?
来源:http://www.car100e.com 作者:www.kb88.com 发布时间:2018-10-22 13:05 浏览量:

  黑磷凭什么能够替代石墨烯?

  纵观一切二维资料,尽管每种资料都能找出各自的使用场景,可是毫无疑问的是,黑磷是一切新式二维资猜中,最有潜力的一个,为什么这么说呢?导体和绝缘体都是常见的物质,可是改动国际的却是半导体,黑磷在半导体上的潜力远超乎人们的幻想。

  要说黑磷这种资料是什么,还要从化学史上开端追溯,第一个发现磷元素的人是一个德国汉堡名叫波兰特的商人,他是一个信任炼金术的人,因为他曾听说在尿里能够制得「金属之王」黄金,所以抱着发财的意图,用尿做了很多的试验。1669 年,他在一次试验中,意外的得到了一种十分美丽的物质,它白色质软,能在漆黑中放出闪耀的亮光。这就是现在称为白磷的物质。

  在科学家认识到磷这种元素之后,就陆陆续续发现了一些磷的同素异形体,这些同素异形体都由色彩命名,像红磷、黑磷、紫磷。他们都是由磷元素组成的,可是都有各自的结构和特色。

  在石墨烯发现之后,在研讨人员观察到黑磷是由层状堆积的时分,他们就很天然的联想到了石墨与石墨烯,并测验将单层黑磷剥离出来。研讨者最开端选用的和石墨烯类似的机械剥离的办法,成功的得到了单层的黑磷。

  块状的黑磷因其导电才能被称为「金属磷」。单层的黑磷被分离出来后,研讨人员发现黑磷具有比石墨烯有更强的潜力,原因就在于黑磷中有能隙存在。

  能隙在固态物理学中泛指半导体或者是绝缘体的价带顶端传递至的传导带低端的能量距离,这么说的话,我们可能不明白。简略来说的话,能隙就适当一个开光,开关翻开,黑磷就是导体;开关封闭,黑磷就是绝缘体。那这个开关是由什么来操控的呢?能量。

  能隙的存在,让黑磷成为了一种半导体资料。复旦大学的张远波课题组曾使用黑磷制备出了场效应晶体管,他们指出这个场效应晶体管有望代替传统的硅,成为电子线路的根本资料。

  黑磷的能隙还能够经过黑磷层数进行微调,凯斯西储大学电气工程学院的助理教授冯·菲利普(Philip Feng)解释道,其能隙电压能够操控在 0.3-2.0 电子伏特规模内。这个规模简直涵盖了现在发现一切二维资料的能隙电压,使得黑磷能够成为不同二维资料能隙的链接桥梁。

  能隙除了具有以上功用,还能对资料的光电特性产生影响。科学家也对黑磷的光电才能做了研讨,其能隙规模意味着它能够吸收 0.6 到 4.0 微米波长的电磁波,也就是从可见光到红外区间的光线都能够吸收。这个吸收光谱是黑磷在光相关的传感器中使用的要害。科学家制作了一个根据黑磷的光线探测器,这个光线探测器每秒能够变换 30 亿比特的光信号,试验成果十分惊人。

  黑磷在光电方面也取得了其他发展,中国科学院深圳先进技术研讨院研讨员喻学锋课题组与深圳大学教授张晗课题组协作,在黑磷量子点的制备及超快光子学使用范畴获得了些研讨成果。该课题组开发出了能够大规模制备黑磷量子点的办法,有望拓宽了黑磷在光点范畴的使用。

  黑磷这种资料还具有各向异性。各向异性很简单了解,即资料在不同方向的功能是有差异的。这个特色最常见的使用就是液晶-就是我们熟知的液晶显示器中的资料。在二维资料的我们族中,各向异性是十分稀有的特色,愈加显示了黑磷的异乎寻常。最近研讨者发现了黑磷的各向异性对机械振动功能的影响,使用这个特色能够规划出新式的电子元件和信号处理设备。

  集上述特色于一身,黑磷天经地义地成为了研讨者的新焦点,在几年的时刻蓬勃发展。

  

   半导体资料光电二极管石墨烯黑磷


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