Direkt observation av den skiktberoende elektroniska strukturen i fosforen. en, Det rynkiga bikakenätet av monolager fosfor; x och y betecknar fåtöljen och sicksackkristallorienteringen, respektive. b, c, Optiska bilder av fosforprover med få lager. Bilderna spelades in med en CCD-kamera fäst vid ett optiskt mikroskop. Antalet lager (anges i figuren) bestäms av den optiska kontrasten i CCD-bildens röda kanal. d, Optisk kontrastprofil i CCD-bildernas röda kanal längs linjesnitten markerade i b, c. Varje ytterligare lager ökar kontrasten med cirka 7 %, upp till tetralager, enligt de streckade linjerna. Kredit:Likai Li et al. Naturens nanoteknik (2016) doi:10.1038/nnano.2016.171
(Phys.org)—Ett stort team av forskare från Kina, USA och Japan har utvecklat ett mer exakt sätt för att mäta de olika bandgapen i skiktad fosfor, och därigenom, har funnit att det har fördelar jämfört med andra 2D-material. I deras papper publicerad i tidskriften Naturens nanoteknik , gruppen beskriver sin teknik och vad de observerat under sina mätningar.
Forskare har studerat fosforen (enkellagers svart fosfor) under en tid eftersom de tror att det kan vara användbart för att skapa nya eller bättre typer av 2-D optoelektroniska enheter, liknar i vissa avseenden forskningsinsatser som undersöker grafen. Även om det först upptäcktes 1669, det var faktiskt inte isolerat förrän 2014. Sedan dess, forskare har försökt studera de bandgap (energiskillnaderna mellan toppen av valensbanden och botten av ledningsbanden) som finns under olika skiktningsförhållanden eftersom var och en kan representera en unik möjlighet att använda materialet. Tidigare ansträngningar för att hitta bandluckan förlitade sig på fluorescensspektroskopi, men den tekniken har inte erbjudit den noggrannhet som behövs för att bygga enheter. I denna nya insats, forskarna tog en ny metod som kallas optisk absorptionsspektroskopi, som fungerar genom att mäta absorption av strålning när den interagerar med ett prov. Genom att utföra flera experiment, forskarna fann att materialets elektroniska struktur varierade avsevärt när man tittade på material skapade av en rad olika lager, som, de noterade, överensstämde med tidigare teorier.
Genom att använda den nya tekniken, forskarna fann att olika bandgap anpassade sig väl till olika applikationer. 1,15 eV, till exempel, skulle passa bra med ett kiselbandgap och 0,83 eV skulle kunna användas inom optoelektronik på grund av dess likhet med en telekomfotonvåglängd. Också, de noterade att 0,35 eV -bandgapet kan vara användbart för att skapa infraröda enheter. Övergripande, de fann att strukturen hos skiktad fosforen ger den fördelar jämfört med andra 2D-material för att skapa nya enheter – inklusive vissa fall av grafen.
Forskarna planerar nästa att faktiskt använda sina resultat för att skapa olika optoelektroniska enheter, även om de erkänner att det fortfarande finns vissa utmaningar inblandade, som att komma på ett sätt att hantera de små flingorna och den instabilitet som är involverad i att försöka använda den.
© 2016 Phys.org
