石墨烯是硅的最合適的替代物

石墨烯是硅的最合適的替代物
來源：東莞市捷誠(chéng)石墨制品有限公司 發(fā)布時(shí)間：2018-12-08 點(diǎn)擊次數(shù)：426


初中化學(xué)中的少數(shù)化學(xué)物質(zhì)之一是磷。紅磷和白磷是最常聽到的。黑磷實(shí)際上是磷的同素異形體。一百多年前，化學(xué)家合成了黑磷，一種從那以后就沒有合成的物質(zhì)。

由于石墨烯帶來的二維材料的激增，直到2013年，人們才再次對(duì)黑磷感興趣。在2014年上半年的一系列文獻(xiàn)中，通過剝離獲得了具有10-20原子厚度的超薄黑磷薄膜。目前，二維黑磷材料已成為芯片行業(yè)的新寵。

黑磷的令人興奮之處在于它能產(chǎn)生超薄的黑磷（也稱為磷烯），它與二維材料石墨烯非常相似。但是與石墨烯不同，磷有一個(gè)能隙，而石墨烯沒有。什么是能隙在半導(dǎo)體中，由于能隙的存在，只有當(dāng)半導(dǎo)體吸收足夠的能量時(shí)，它才能呈現(xiàn)另一種狀態(tài)，即0和1在半導(dǎo)體中可以表示，如果沒有能隙，則很難在數(shù)字電路中表示邏輯狀態(tài)。

Case Western Reserve大學(xué)電氣工程學(xué)院的助理教授Philip Feng解釋說，黑磷的間隙也可以通過黑磷層的數(shù)量來微調(diào)，其能隙電壓可以控制在0.3-2.0伏的范圍內(nèi)，覆蓋范圍很廣。在成都，人們幾乎都發(fā)現(xiàn)了二維物質(zhì)，它可以作為連接其他物質(zhì)之間縫隙的橋梁。

韓國(guó)成正關(guān)大學(xué)的科學(xué)家最近通過組合不同的材料來調(diào)整黑磷的間隙電壓，使得晶體管非常接近當(dāng)前常見的硅片結(jié)構(gòu)。

除了上述功能外，能隙效應(yīng)還影響材料的光電性能。科學(xué)家們還研究了黑磷的光電功率。明尼蘇達(dá)大學(xué)光子學(xué)專家莫麗說：光電特性包括光的吸收、發(fā)射和調(diào)制。半導(dǎo)體材料的光學(xué)性質(zhì)主要取決于能隙的大小。黑磷的能隙范圍是指它能吸收0.6～4.0微米波長(zhǎng)的光，如果轉(zhuǎn)換成顏色，其覆蓋范圍從可見光到紅外。這個(gè)光譜范圍是關(guān)鍵。介紹了黑磷在光學(xué)相關(guān)傳感器中的應(yīng)用。

Rimmer的團(tuán)隊(duì)建造了一個(gè)基于黑磷的光探測(cè)器，每秒可以轉(zhuǎn)換30億比特的光。

然而，黑磷的制備和保存比較困難，目前只有一種制備方法是在高溫高壓下從紅磷中制取黑磷，然后將黑磷剝離成具有原子厚度的薄片，用于納米材料的制備。材料。不幸的是，當(dāng)黑磷暴露在空氣中時(shí)，它與空氣中的水蒸氣和氧氣發(fā)生反應(yīng)，其性能大大降低。空氣。Li Mo說。

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