Fosfor biru yang baru ditemukan bisa menjadi bahan heran 2D berikutnya

Anonim

Fosfor biru yang baru ditemukan bisa menjadi bahan heran 2D berikutnya

Material

Michael Irving

17 Oktober 2018

Dalam fosfor biru, atom menyusun diri dalam pola sarang lebah seperti graphene, tetapi melengkung, berkat bentuk substrat emas di bawahnya (Kredit: HZB)

Fosfor datang dalam beberapa bentuk (atau alotrop), termasuk putih, merah, ungu, dan hitam. Selama beberapa tahun, para ilmuwan telah memperkirakan alotrop kelima harus dimungkinkan, tetapi itu masih harus dikonfirmasi. Sekarang, para peneliti di Jerman telah berhasil menunjukkan bahwa alotrop baru ini, yang dikenal sebagai fosfor biru, memang ada, dan memetakan sifat-sifatnya yang berbeda.

Fosfor merupakan unsur yang melimpah dan memainkan beberapa peran yang cukup penting dalam biologi dan teknologi. Ini adalah salah satu dari hanya enam elemen pada daftar Must-Have for life - yang membuat kelangkaannya di luar tata surya kita mengganggu bagi mereka yang mencari kehidupan asing. Fosfor merah mungkin paling dikenal karena penggunaannya dalam strip yang menyala pada kotak korek api, sementara fosfor putih yang mudah menguap pernah digunakan dalam bahan peledak. Fosfor hitam, sementara itu, mulai terlihat berguna dalam elektronik sebagai "silikon baru."

Tapi itu bukan seluruh keluarga, rupanya. Pada 2014 peneliti menghitung bahwa bentuk baru, yang dijuluki fosfor biru, juga harus stabil, dan dalam teori bisa menjadi semikonduktor yang efektif seperti fosfor dan graphene hitam. Pada tahun 2016, fosfor biru berhasil dibuat di laboratorium, tetapi identitasnya tetap tidak menentu.

Sekarang para peneliti dari Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) telah mempelajari hal-hal dan menegaskan bahwa itu adalah alotrop fosfor baru yang diprediksi. Dengan menguapkan material ke substrat emas, tim menemukan bahwa atom fosfor berbaris dalam pola sarang lebah, mirip dengan graphene. Tapi bukannya berbaring datar, kisi-kisi "gesper " ketika atom mengatur diri di sekitar atom emas di bawahnya.

Itu mengubah cara elektron bergerak melalui material, yang memberi blue phospor sifat elektronik yang berbeda menjadi hitam. Menggunakan spektroskopi fotoelektron sudut-diselesaikan, tim mengukur distribusi elektron di band valensi material, dan menemukan bahwa itu memiliki celah pita minimal 2 volt elektron - lebih dari tujuh kali lebih besar dari fosfor hitam massal. Dalam elektronik, celah pita yang lebih lebar memungkinkan semikonduktor beroperasi pada tegangan dan suhu yang lebih tinggi.

"Sejauh ini, para peneliti terutama menggunakan fosfor hitam curah untuk mengelupas lapisan tipis atom, " kata Oliver Rader, seorang penulis studi. "Ini juga menunjukkan celah pita semikonduktor besar tetapi tidak memiliki struktur sarang lebah fosfor biru dan, di atas semua, tidak dapat ditumbuhkan langsung pada substrat. Pekerjaan kami tidak hanya mengungkapkan semua sifat material dari alotrop fosfor dua dimensi novel ini. tetapi menyoroti dampak dari substrat pendukung pada perilaku elektron dalam fosfor biru, parameter penting untuk aplikasi optoelektronik. "

Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Nano Letters .

Sumber: Helmholtz Zentrum Berlin

Dalam fosfor biru, atom menyusun diri dalam pola sarang lebah seperti graphene, tetapi melengkung, berkat bentuk substrat emas di bawahnya (Kredit: HZB)