Forskare som studerar tunna lager av fosfor har hittat överraskande egenskaper som kan öppna dörren till ultratunna och ultralätta solceller och lysdioder.

Teamet använde tejp för att skapa enatomtjocka lager, kallas fosforen, på samma enkla sätt som den Nobelprisbelönta upptäckten av grafen.

Till skillnad från grafen, fosforen är en halvledare, som kisel, som är grunden för dagens elektronikteknik.

"Eftersom fosfor är så tunt och lätt, det skapar möjligheter att göra många intressanta enheter, såsom lysdioder eller solceller, " sa den ledande forskaren Dr Yuerui (Larry) Lu, från The Australian National University (ANU).

"Den visar mycket lovande ljusemissionsegenskaper."

Teamet skapade fosfor genom att upprepade gånger använda tejp för att dra tunnare och tunnare lager av kristaller från den svarta kristallina formen av fosfor.

Förutom att skapa mycket tunnare och lättare halvledare än kisel, fosforen har ljusemissionsegenskaper som varierar kraftigt med tjockleken på lagren, vilket möjliggör mycket mer flexibilitet för tillverkning.

"Denna egendom har aldrig tidigare rapporterats i något annat material, sa Dr Lu, från ANU College of Engineering and Computer Science, vars studie är publicerad i Nature serietidning Ljus:Vetenskap och tillämpningar .

"Genom att ändra antalet lager kan vi noggrant kontrollera bandgapet, som bestämmer materialets egenskaper, till exempel färgen på LED den skulle göra.

"Du kan se ganska tydligt under mikroskopet de olika färgerna på provet, som talar om hur många lager som finns, sa Dr Lu.

Dr Lus team fann att det optiska gapet för monolagerfosforen var 1,75 elektronvolt, motsvarande rött ljus med en våglängd på 700 nanometer. När fler lager lades till, det optiska gapet minskade. Till exempel, för fem lager, det optiska gapvärdet var 0,8 elektronvolt, en infraröd våglängd på 1550 nanometer. För mycket tjocka lager, värdet var runt 0,3 elektronvolt, en medelinfraröd våglängd på cirka 3,5 mikron.

Fosforens beteende i tunna lager är överlägset kisel, sa Dr Lu.

"Fosforens yttillstånd minimeras, till skillnad från kisel, vars yttillstånd är allvarliga och förhindrar att den används i ett så tunt tillstånd."