NUS-chemici hebben een methode ontwikkeld om monolaag blauwe fosfor te synthetiseren voor potentiële halfgeleidertoepassingen.

Het vermogen om materialen synthetisch te ontwerpen en te produceren zou de bibliotheek van natuurlijk voorkomende gelaagde vaste stoffen kunnen aanvullen en mogelijkheden bieden om nieuwe materialen te ontwikkelen met unieke eigenschappen die geschikt zijn voor gespecialiseerde toepassingen. De klasse van tweedimensionale (2-D) elementaire materialen is bijzonder interessant omdat ze het chemisch eenvoudigste geval vormen voor materiaalontwikkeling, en dienen als een modelsysteem voor het verkennen van synthesemechanismen op het oppervlak. Een van die 2D-materialen is blauwe fosfor, waarvan is berekend dat deze een grote bandafstand bezit die geschikt is voor gebruik in opto-elektronische apparaten.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof Chen Wei van het Departement Scheikunde en Natuurkunde, NUS heeft experimenteel aangetoond dat een atomair dunne laag zuivere blauwe fosfor kan worden verkregen uit siliciumintercalatie van een blauwe fosfor-goud (BlueP-Au) legering. Een enkele laag BlueP-Au-legering werd bereid door bulkvoorlopers van zwarte fosfor af te zetten op een verwarmd goud (111) oppervlak. Vervolgens werden siliciummoleculen verdampt uit een verwarmde siliciumstaaf. Deze siliciumatomen plaatsten zich onder de BlueP-Au-legering en vormden een goudsilicidebufferlaag, het verbreken van de moleculaire bindingen tussen de fosfor- en goudatomen, wat leidt tot de vorming van een zuivere enkele laag blauwe fosfor op het oppervlak.

Prof Chen zei:"Toekomstig onderzoekswerk zou gericht zijn op de isolatie van de blauwe fosformonolaag van het substraat om de prestaties ervan in elektronische apparaten te bestuderen. We verwachten ook dat onze bevindingen inzicht zullen bieden in de essentiële rollen die het substraat speelt voor 2-D fosforeengroei. "

De bevindingen bieden een platform om de exotische eigenschappen die voorspeld zijn voor blauwe fosfor verder te onderzoeken, en vooruitgaand onderzoek naar de praktische toepassingen ervan.