Osservazione diretta della struttura elettronica dipendente dallo strato nel fosforene. un, Il reticolo a nido d'ape increspato di fosforene monostrato; x e y denotano gli orientamenti della poltrona e del cristallo a zigzag, rispettivamente. B, C, Immagini ottiche di campioni di fosforene a pochi strati. Le immagini sono state registrate con una camera CCD collegata a un microscopio ottico. Il numero di strati (indicato in figura) è determinato dal contrasto ottico nel canale rosso dell'immagine CCD. D, Profilo di contrasto ottico nel canale rosso delle immagini CCD lungo i tagli di linea contrassegnati in b, C. Ogni strato aggiuntivo aumenta il contrasto di circa il 7%, fino al tetrastrato, come guidato dalle linee tratteggiate. Credito:Likai Li et al. Nanotecnologia della natura (2016) doi:10.1038/nnano.2016.171
(Phys.org)—Un grande team di ricercatori cinesi, gli Stati Uniti e il Giappone hanno sviluppato un mezzo più preciso per misurare i vari band gap nel fosforene stratificato, e così facendo, hanno scoperto che possiede vantaggi rispetto ad altri materiali 2-D. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Nanotecnologia della natura , il gruppo descrive la loro tecnica e ciò che hanno osservato durante le misurazioni.
Gli scienziati studiano da tempo il fosforene (fosforo nero a strato singolo) perché ritengono che possa essere utile per creare tipi nuovi o migliori di dispositivi optoelettronici 2-D, simile per alcuni aspetti agli sforzi di ricerca che esaminano il grafene. Sebbene sia stato scoperto per la prima volta nel 1669, non è stato effettivamente isolato fino al 2014. Da quel momento, i ricercatori hanno tentato di studiare i band gap (le differenze di energia tra le parti superiori delle bande di valenza e la parte inferiore delle bande di conduzione) che esistono in varie condizioni di stratificazione perché ognuna può rappresentare un'opportunità unica per l'utilizzo del materiale. Gli sforzi precedenti per trovare i band gap si basavano sulla spettroscopia a fluorescenza, ma quella tecnica non ha offerto la precisione necessaria per costruire dispositivi. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno adottato un nuovo approccio chiamato spettroscopia di assorbimento ottico, che funziona misurando l'assorbimento della radiazione mentre interagisce con un campione. Conducendo più esperimenti, i ricercatori hanno scoperto che la struttura elettronica del materiale variava in modo significativo quando si osservavano materiali creati da una gamma di strati, quale, hanno notato, era coerente con le teorie precedenti.
Utilizzando la nuova tecnica, i ricercatori hanno scoperto che i diversi band gap si allineavano bene con le diverse applicazioni. 1.15eV, Per esempio, si adatterebbe bene con un gap di banda di silicio e 0,83 eV potrebbero essere utilizzati in optoelettronica a causa della sua somiglianza con una lunghezza d'onda del fotone delle telecomunicazioni. Anche, hanno notato che il band gap di 0,35 eV potrebbe rivelarsi utile nella creazione di dispositivi a infrarossi. Globale, hanno scoperto che la struttura del fosforene a strati offre vantaggi rispetto ad altri materiali 2D per la creazione di nuovi dispositivi, inclusi alcuni casi di grafene.
I ricercatori hanno in programma di utilizzare effettivamente i loro risultati per creare vari dispositivi optoelettronici, sebbene riconoscano che ci sono ancora alcune sfide in gioco, come trovare un modo per affrontare i minuscoli fiocchi e l'instabilità implicata nel tentativo di usarlo.
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