К такому выводу пришли американские ученые в ходе эксперимента над применением черного фосфора.
Ученые Калифорнийского университета в американском городе Беркли сделали открытие: черный фосфор способен стать основой новой электроники.
То есть, черный фосфор может стать новым материалом для полупроводников.
Черный фосфор похож по своей структуре на графен: он также отличается тонким атомарным слоем и регулярным расположением атомов. Однако преимуществом черного форсфора стала возможность изменять запрещенный диапазон. Сделать это можно при помощи растягивания и стягивания материала.
Черный фосфор перемещали с дисульфидом молибдена, после чего стали сгибать и разгибать на подложке из полиимидов. В практическом смысле черный фосфор можно использовать, чтобы менять диапазоны света для свето- и фотодиодов.
Сегодня оптика позволяет устанавливать только одну длину волны, когда как форфор смог изменить её от 2,3 до 5,5 мкм. При этом пластина фосфора достаточно прочная, чтобы до бесконечности выдерживать физические нагрузки.
Вслед за графеном учёные изучают свойства других химических веществ, имеющих похожую структуру — тонкий атомарной толщины слой и регулярное расположение атомов. Одним из таких материалов является чёрный фосфор с уникальной для полупроводников шириной запрещённой зоны. Выяснилось, что эту характеристику чёрного фосфора можно менять в широких пределах простой деформацией — сжатием, растяжением и изгибом.
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли провели серию экспериментов с чёрным фосфором (black phosphorous, BP), в которых показали влияние различных типов механического воздействия на материал. В сочетании с дисульфидом молибдена (MoS2) на полиимидной подложке пластинку чёрного фосфора сгибали, сжимали и растягивали. В процессе опытов выяснилось, что ширина запрещённой зоны материала менялась в достаточно широком диапазоне. Это означает, что светодиоды и фотодиоды на основе чёрного фосфора можно механически перестраивать на работу в целом спектре излучения, с чем хорошо справляются микроэлектромеханические элементы (MEMS).
Сегодня при создании оптоэлектронных приборов для работы с несколькими длинами волн используются светодиоды и фотодиоды с фиксированной длиной волны. Опытный элемент на основе чёрного фосфора показал возможность обратимой и управляемой механической перестройки диапазона излучения и приёма от 2,3 до 5,5 мкм. Это коротковолновый и средневолновый инфракрасный диапазон. Что важно, структуры очень эластичные и прочные, что позволяет выдерживать бесчисленные физические нагрузки на материал.
В перспективе учёные рассчитывают создать фотоэлементы из Черного Фосфора для работы в видимом инфракрасном диапазоне. К примеру, это позволит создать компактные очки ночного видения с перестраиваемой чувствительностью. Этому материалу найдётся масса применений — от универсальных датчиков целого спектра химических элементов до вычислительной и телекоммуникационной электроники.
Источник:
