比肩石墨烯的新概念形成！

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专题] 新型神奇材一一黑磷
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  新型神奇材料——黑磷
  来源 : 科学之家  发布时间 : 2015-03-23 11:33  浏览 : [ 
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  图片说明：高性能光电检测器利用几层黑磷（红色）探测波导管（绿色）中的光，其中石墨烯 （灰色）用来提高检测器性能。图片来源：University of Minnesota，College of Science and Engineering

  磷是一种普遍存在于火柴头、曳光弹和肥料中的高活性元素，可转化为一种稳定的晶体形态——黑磷。在最新的一项研究中，美国明尼苏达大学的研究人员使用厚度仅为20个原子的超薄黑磷薄膜，展示了其在纳米尺度光电路上的高速数据通信能力。

  这一器件在效率上甚至超过了早期使用的另一种神奇材料——石墨烯制备得到的器件。

  此项工作的主要参与人是明尼苏达大学电子与计算机工程系的教授Mo Li和Steven Koester，以及两名研究生 Nathan Youngblood和Che Chen，本研究于2015年3月2日发表在光学与光子学的一流期刊Nature Photonics上。

  目前消费 者对更快更小的电子器件的需求日益增加，电子产品制造商们将更多的处理器 内核集中于单个芯片 上，但是这么多处理器之间的通讯 始终是个难题。研究人员期望找到一种能够利用光实现高速芯片通信的材料。

  尽管黑磷的发现距今已有一个多世纪了，但是直到2014年研究人员才意识到它可能是一种半导体材料 。因其独特的性质，黑磷可用于高效检测光线，并显示出良好的应用前景。日前，明尼苏达大学的研究小组首次在硅片上制备得到了复杂的光电路，并使用该大学纳米中心的设备将黑磷薄片覆盖到了此结构上。

  研究小组的领dao者Li教授说：“伴随着石墨烯的发现，新型二维材料不断显示出很多新的光电特性。因为这些材料是二维的，将它们放置于刻有平整集成光路的芯片上意义重大，这将使得其与光之间的交互作用最大化，并可最大化地利用这些新颖的性质。”

  明尼苏达大学团队的研究表明黑磷光电探测器在性能上可与锗制备的器件相媲美，锗制备得到的器件是芯片光电探测领域的黄金 标准。但是锗很难在硅光电路上生成，而黑磷和其他二维材料可以独立生成并可转移到任何材料上，即它们的应用面更广。

  研究还表明此类器件具有很多实际用途，即通过光纤 高速传输光学数据后使用黑磷光电探测器去恢复数据。结果表明数据传输速度将提升至每秒三十亿比特，按此速度下载一部高清电影 只需30秒左右。

  本文的第一作者Nathan Youngblood说：“即使我们已经展示了所制备器件的高速工作性能，我们还希望进一步优化得到更快的传输速率。我们首次证明了黑磷可制备得到高速光电探测器，以后我们还需要更多地研究其理论界限，从而充分优化器件的性能。”

  缩小差距

  尽管黑磷和另一种二维材料——石墨烯有很多的共同点，它们还是有着很大不同，其中尤为显著的一点是黑磷中存在能隙，通常也称为带隙。

  含有带隙的物质一般被称为“半导体”，它是一类特殊的物质，仅当物质中的电子吸收到足以在带隙间发生跃迁的高能量时，才能导电。

  虽然现在石墨烯的广泛应用已被证明，但是它的缺点是没有带隙。这就意味着石墨烯总是导电的，电量泄露也是这类石墨烯器件的缺点之一，即在本质上，这些器件始终是开启状态因而会一直漏电。

  而另一方面，黑磷的带隙可在一个很宽的范围内调节，这取决于所堆积的层数。这就意味着黑磷在可见光和红外范围内均可吸收光。大范围的可调性使得黑磷这一独特的物质有着广泛应用，其应用领域包括化学传感至光学通讯等。

  此外，黑磷还是一种俗称的直接跃迁半导体，其可将电信号有效地转化为光信号。结合其在光电探测领域的优异性能，黑磷还可用来在光电路中产生光，从而一次性解决芯片上的光通信 问题。

  Youngblood说：“单个物质能应用于发送与接收光学信息，并且不局限于某一特定的衬底或波长范围内，这真是令人兴奋的发现。这表明其可应用于CPU内核间的高速通讯，而这正是计算机行业发展的瓶颈之一。”

  快速增长的潜力

  在过去的数年里，人们陆续发现了很多二维材料，首先是石墨烯，最近又是诸如二硫化钼（MoS2）之类的过渡族金属二硫属化物，现在又是黑磷。之前所有的二维材料也都各有缺点，但是黑磷却显示出最优的可调带隙和高度操控能力。

  本项研究的参与者之一Steven Koester教授说：“黑磷的用途尤其广泛，可用作制备晶体管和光电探测器，还可用于制备光发射器件和其他新型器件，是新型电子技术的理想平台。”（科学之家，译审：XQ Chen）

600078 尾盘那一开口机会没排上，我一知半解，以为黑磷是化肥提价，感谢科普。

的

那国轩高科，，，，算什么

真有黑磷的就兴发集团了，其他的跟风都能涨停

吹吹吹，明天就死

还有一个天原集团， 002386

好，明天搞