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          研究人員揭示了為什么黑磷可能超越石墨烯

          時間:2021-06-22 09:52:01 來源:

          磷烯 - 石墨烯的自然繼任者?

          在新出版的研究中,浦項科技大學的研究人員詳細介紹了它們如何將黑色磷作為電子和光電子設備生產的優越導體。

          與浦項科技大學(Postech)開運的研究團隊,與基礎科學研究所(IBS)的人工低維電子系統(Caldes)附屬,報告了BP的可調帶隙,有效地改變了半導體材料進入具有各向異性分散的獨特物質狀態。該研究結果可能允許在太陽能電池板和電信激光器等電子和光電器件的設計和優化方面具有極大的靈活性。

          為了真正了解球隊的調查結果的重要性,了解二維(2-D)材料的性質是有助于理解的,因為當2-D材料的世界占據了一個簡單的薄膜時,必須回到2010年碳片,層狀形式的碳原子構建成類似于蜂窩狀的碳原子,稱為石墨烯。由于兩名英國科學家的工作,石墨烯作為一種奇跡,它是一種奇跡,因為兩個英國科學家的工作,他們贏得了諾貝爾物理學獎的研究。

          石墨烯非常薄,具有顯著的屬性。它比鋼更強,但比銅更輕,比銅更柔韌,比橡膠更柔韌。所有這些屬性組合使其成為熱電和電力的巨大導體。對所有原子和分子不透缺陷層也是不可滲透的。這種合并使其成為一個充滿魅力的材料,適用于各種領域的科學發展,例如電子,航空航天和運動。對于所有令人眼花繚亂的承諾,但有一個缺點;石墨烯沒有帶隙。

          將石頭踩到一個獨特的狀態

          材料的帶隙是確定其電導率的基礎。想象一下兩條河流過境,一個帶緊密踩踏石頭,另一個河流在石頭之間有很大的間隙。前者更容易遍歷,因為兩個緊密的石頭之間的跳躍需要更少的能量。帶隙是相同的;間隙越高,電流越高,電流可以穿過材料和較強的電流。

          然而,石墨烯在其自然狀態下具有零的帶隙,并且因此像導體一樣行動;即使在低溫下,也無法實現半導體電位,因為即使在低溫下也不能關閉電導率。這顯然將其吸引力作為半導體稀釋,因為關閉電導率是半導體功能的重要組成部分。

          革命

          磷是周期表中的第十五個元素,并將其名稱賦予全類化合物。實際上,它可以被認為是化學本身的原型。黑磷是穩定的白磷形式,并從其獨特的顏色獲得其名稱。與石墨烯一樣,BP是半導體,也可以廉價生產。兩者之間的一個很大差異是BP的自然帶隙,允許材料打開和關閉其電流。研究小組在幾層BP上進行了測試,稱為磷烯,是磷的異數。

          駐扎在Postech的可和藹可親的教授在詳細說明實驗時駐扎在Postech,“我們將電子轉移到摻雜劑 - 鉀 - 黑色磷的表面上,這將允許我們操縱這種狀態。鉀產生強大的電氣領域,這是我們所需要的曲線縮小的尺寸。“

          將電子傳輸的過程稱為摻雜,并引起巨大的齒條效果,該巨大的齒條效應調諧軸間隙,允許使得化合價和導電帶更靠近在一起,有效地降低帶隙并大幅下降到0.0?0.6電子伏之間的值。 (EV)從其原始內在值0.35eV。Kim教授解釋說,“石墨烯是DIRAC半決賽。它在其自然狀態比黑磷更有效,但它很難打開其帶隙;因此,我們調整了BP的頻帶隙以類似于石墨烯的自然狀態,是與傳統半導體不同的獨特物質狀態。“

          這種新改進的黑磷形式的潛力超出了韓國隊希望的任何東西,并且很快就可能適用于包括工程師可以調節帶隙并用所需的確切行為創造設計的工程的若干部門。似乎已經到了2-D革命,已經到了,在這里長期以來。

          出版物:Jimin Kim,等,“在黑色磷中觀察可調諧帶隙和各向異性Dirac半態,”2015年8月14日科學:卷。 349號。 6249 PP。723-726; DOI:10.1126 / science.AAA6486.


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