Esfoliazione di cristalli sfusi: Un metodo per ottenere fosforo piatto è attraverso l'esfoliazione di cristalli di fosforo nero sfusi. Ciò comporta processi meccanici o chimici per dividere i cristalli sfusi in singoli strati. L'esfoliazione micromeccanica, utilizzando nastro adesivo o altri materiali adesivi, può essere impiegata per staccare sottili strati di fosforo nero. L'esfoliazione in fase liquida, in cui i cristalli sfusi vengono dispersi in un solvente adatto e sottoposti a ultrasuoni o forze di taglio, può essere utilizzata anche per produrre fosforene a pochi strati.
Deposizione chimica da vapore (CVD): La CVD è una tecnica ampiamente utilizzata per la crescita del fosforo piatto. In questo metodo, un gas precursore contenente fosforo, come il tricloruro di fosforo (PCl3) o il pentacloruro di fosforo (PCl5), viene introdotto in una camera riscaldata. Il gas precursore reagisce con un catalizzatore metallico, tipicamente oro o rame, per formare atomi di fosforo. Questi atomi poi cristallizzano sulla superficie del substrato, formando strati piatti di fosforo. Il processo di crescita può essere controllato regolando la temperatura, la pressione e la portata del gas per ottenere fosforene di alta qualità.
Epitassia a fascio molecolare (MBE): MBE è un'altra tecnica di crescita utilizzata per la fabbricazione di fosforo piatto. Nel MBE, gli atomi di fosforo vengono depositati su un substrato riscaldato in un ambiente ad alto vuoto. Gli atomi di fosforo vengono evaporati da una fonte, come una cella di effusione di fosforo, e diretti verso il substrato. La temperatura del substrato e la velocità di deposizione sono attentamente controllate per favorire la formazione di strati piatti di fosforo. MBE consente un controllo preciso sul processo di crescita e sulle proprietà del fosforene risultante.
Sintesi basata su soluzioni: Sono stati sviluppati metodi basati su soluzioni per sintetizzare il fosforo piatto direttamente dai precursori della soluzione. Questi metodi implicano tipicamente la reazione di composti contenenti fosforo in un solvente, seguita dall'autoassemblaggio degli atomi di fosforo in strutture piatte. Un approccio è la riduzione degli alogenuri di fosforo, come PCl3 o PBr3, in presenza di idonei agenti riducenti. Un'altra strategia è la sintesi idrotermale, in cui i precursori del fosforo vengono riscaldati in un recipiente chiuso con acqua ad alte temperature e pressioni. La sintesi basata su soluzioni offre il potenziale per una produzione scalabile di fosforo piatto.
Il meccanismo di crescita del fosforo piatto può influenzarne le proprietà e le prestazioni. Fattori come il materiale del substrato, la temperatura di crescita e la composizione del precursore possono influenzare la struttura cristallina, le proprietà elettroniche e la morfologia degli strati di fosforene. I ricercatori esplorano e perfezionano continuamente queste tecniche di crescita per ottenere fosforo piatto di alta qualità con proprietà desiderate per varie applicazioni, come nell'elettronica, nell'optoelettronica e nello stoccaggio dell'energia.
