(Phys.org)—Een groot team van onderzoekers uit China, de VS en Japan hebben een nauwkeuriger middel ontwikkeld voor het meten van de verschillende bandafstanden in gelaagd fosforeen, en daarbij, hebben ontdekt dat het voordelen heeft ten opzichte van andere 2D-materialen. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Nanotechnologie , de groep beschrijft hun techniek en wat ze tijdens hun metingen hebben waargenomen.

Wetenschappers bestuderen al enige tijd fosforeen (enkellaags zwarte fosfor) omdat ze denken dat het nuttig kan zijn voor het maken van nieuwe of betere soorten 2D-opto-elektronische apparaten, in sommige opzichten vergelijkbaar met onderzoeksinspanningen naar grafeen. Hoewel het voor het eerst werd ontdekt in 1669, het was niet echt geïsoleerd tot 2014. Sinds die tijd, onderzoekers hebben geprobeerd de bandhiaten (de energieverschillen tussen de toppen van de valentiebanden en de onderkant van de geleidingsbanden) te bestuderen die bestaan ​​onder verschillende gelaagdheidsomstandigheden, omdat elk een unieke kans kan zijn om het materiaal te gebruiken. Eerdere pogingen om de bandhiaten te vinden, waren gebaseerd op fluorescentiespectroscopie, maar die techniek heeft niet de nauwkeurigheid geboden die nodig is voor het bouwen van apparaten. In deze nieuwe poging namen de onderzoekers een nieuwe benadering, optische absorptiespectroscopie genaamd, die werkt door de absorptie van straling te meten terwijl deze in wisselwerking staat met een monster. Door meerdere experimenten uit te voeren, de onderzoekers ontdekten dat de elektronische structuur van het materiaal aanzienlijk varieerde bij het bekijken van materialen die uit een reeks lagen waren gemaakt, die, zij merkten op, was in overeenstemming met eerdere theorieën.

Door de nieuwe techniek te gebruiken, de onderzoekers ontdekten dat verschillende bandgaps goed overeenkwamen met verschillende toepassingen. 1.15eV, bijvoorbeeld, zou goed passen bij een bandafstand van silicium en 0,83 eV zou kunnen worden gebruikt in opto-elektronica vanwege de gelijkenis met een telecomfotongolflengte. Ook, ze merkten op dat de bandbreedte van 0,35 eV nuttig zou kunnen zijn bij het maken van infraroodapparaten. Algemeen, ze ontdekten dat de structuur van gelaagd fosforeen het voordelen biedt ten opzichte van andere 2D-materialen voor het maken van nieuwe apparaten, waaronder enkele gevallen van grafeen.

De onderzoekers zijn vervolgens van plan om hun resultaten daadwerkelijk te gebruiken om verschillende opto-elektronische apparaten te maken, hoewel ze erkennen dat er nog steeds enkele uitdagingen zijn, zoals het bedenken van een manier om met de kleine vlokken om te gaan en de instabiliteit die gepaard gaat met het proberen om het te gebruiken.

© 2016 Fys.org