为什么黑磷比石墨烯电学特性强,因具备这个独一无二的特性

石墨烯概念或不复存在,年终新概念崛起抢先挖牛股!
  日前,科学家发现一种黑磷,其具备成为最新半导体材料的潜力。黑磷是黑色有金属光泽的晶体,它是用白磷在很高压强和较高温度下转化而形成的,比获取石墨烯的成本和难度要低得多。而此前,相当被看好的半导体材料石墨烯,由于其导电性不易受控制,仍无法成为良好半导体材料。由此,黑磷日后取代石墨烯也并非没有可能。  受此消息影响,今日A股中()、()、()、()等一系列黑磷概念个股今日纷纷大涨,其中不少个股早盘一度冲击涨停。  然而,今日早盘()手机短线宝——独家内参资讯已然捕捉到此新概念热点,并且今日开盘前便已推荐的澄星股份、兴发集团、六国化工等3只个股,今日表现都甚为抢眼,其中澄星股份今日涨停!  倘若今日开盘时,你已挖掘到此热点,并且及时介入热点牛股,那么年末最后一天的股市大红包,你就赚到了。  其实,炒就得及时了解市场的动向和热点,然后跟着市场节奏找到强势的牛股。而能结合全方位的股市视角和全面的股市资讯,让您及时了解市场的动向和热点,更兼享潜力牛股给您推荐。拥有它一定可以让您及时抓住热点牛股,并快人一步抢先赚钱。欲知更多牛股……
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解密新材料黑磷:比石墨烯更“梦幻”?
二维(2D)材料被预期将在国际半导体技术蓝图(ITRS)所指的2028年硅材料末日接棒,其中最知名的就是(graphene);科学家们也正在研究其他“梦幻材料”,包括过渡金属硫化物(transition metal dichalcogenides,TMD),如二硫化钼(molybdenum disulphide,MoS2)。现在又有一种新的2D材料──(black phosphorus)──被视为能解决的一些问题。日前相当被看好的半导体材料石墨烯(graphene),由于其导电性不易受控制,仍无法成为良好半导体材料。不过,科学家日前发现另一种黑磷(black phosphorus或phosphorene)趁势兴起,相当有成为最新半导体材料的潜力。没有的缺点──石墨烯缺乏能隙(bandgap)而且与硅不相容;与硅的相容性可望促进硅光子元件(silicon photonics)技术的发展,届时各种芯片是以光而非电子来传递数字信号。率领该研究团队的美国明尼苏达大学教授Mo Li表示:“我们首度证实了晶体光电探测器(photodetector)能被转移到硅光子电路中,而且性能表现跟锗(germanium)一样好──这是光电探测器的黄金标准。”磷在自然界是一种具备高度活性反应的物质,这也是为何它们被用来制造火柴。不过将磷在烤箱中以精确的温度烘烤后,它的颜色会变黑,不但性质变得非常稳定,还转变成一种纯晶体型态,能剥离到硅基板上。明尼苏达大学的研究人员使用20个单层(monolayer)的黑磷打造第一款元件证实其光学电路,据说可达到3Gbps的通讯速度。而高性能光电探测器仅使用几层黑磷(红色部分),就能感测波导(绿色部分)中的光;也可用石墨烯(灰色)调节其性能(来源:College of Science and Engineering,University of Minnesota),黑磷超越石墨烯的最大优点就在于拥有能隙,使其更容易进行光探测;而且其能隙是可通过在硅基板上堆叠的黑磷层数来做调节,使其能吸收可见光范围以及通讯用红外线范围的波长。此外因为黑磷是一种直接能隙(direct-band)半导体,也能将电子信号转成光;Li表示:“我们的短期目标之一是制作黑磷电晶体,而长期目标则是在硅晶片中实现黑磷雷射元件。”研究人员将黑磷整合到硅波导光干涉仪(途中的细线),以精确量测其光吸收量以及侦测其中产生的光电流。巨纳集团在研究黒磷等二维材料的应用的同时,与荷兰HQGraphene等全球领先企业达成全面合作,独家为全球的客户带来高质量二维晶体材料,如黑磷(BP/black phosphorus)、二硫化钼(MoS2),二硫化钨(WS2)、二硫化钛(TiS2)、二硒化钼(MoSe2)、碲化锑(Sb2Te3)、碲化铋(Bi2Te3)等一系列材料。
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凤凰博报微信黑磷凭什么可以取代石墨烯?
来源:烯引力
发布日期: 14:57:04
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纵观所有二维材料,虽然每种材料都能找出各自的应用场景,但是毫无疑问的是,黑磷是所有新型二维材料中,最有潜力的一个,为什么这么说呢?导体和绝缘体都是常见的物质,然而改变世界的却是半导体,黑磷在半导体上的潜力远超乎人们的想象。
要说黑磷这种材料是什么,还要从化学史上开始追溯,第一个发现磷元素的人是一个德国汉堡名叫波兰特的商人,他是一个相信炼金术的人,由于他曾听说在尿里可以制得「之王」黄金,于是抱着发财的目的,用尿做了大量的实验。1669 年,他在一次试验中,意外的得到了一种十分美丽的物质,它白色质软,能在黑暗中放出闪烁的亮光。这就是现在称为白磷的物质。
在科学家认识到磷这种元素之后,就陆陆续续发现了一些磷的同素异形体,这些同素异形体都由颜色命名,像红磷、黑磷、紫磷。他们都是由磷元素组成的,但是都有各自的结构和特点。
在发现之后,在研究人员观察到黑磷是由层状堆积的时候,他们就很自然的联想到了石墨与石墨烯,并尝试将单层黑磷剥离出来。研究者最开始采用的和石墨烯类似的剥离的办法,成功的得到了单层的黑磷。
块状的黑磷因其导电能力被称为「金属磷」。单层的黑磷被分离出来后,研究人员发现黑磷具有比石墨烯有更强的潜力,原因就在于黑磷中有能隙存在。
能隙在固态物理学中泛指半导体或者是绝缘体的价带顶端传递至的传导带低端的能量差距,这么说的话,大家可能不懂。简单来说的话,能隙就相当一个开光,打开,黑磷就是导体;开关关闭,黑磷就是绝缘体。那这个开关是由什么来控制的呢?能量。
能隙的存在,让黑磷成为了一种半导体材料。复旦大学的张远波课题组曾利用黑磷制备出了场效应晶体管,他们指出这个场效应晶体管有望替代传统的硅,成为电子线路的基本材料。
黑磷的能隙还可以通过黑磷层数进行微调,凯斯西储大学电气工程学院的助理教授冯&菲利普(Philip Feng)解释道,其能隙电压可以控制在 0.3-2.0 电子伏特范围内。这个范围几乎涵盖了目前发现所有二维材料的能隙电压,使得黑磷可以成为不同二维材料能隙的链接桥梁。
能隙除了具备以上功用,还能对材料的光电特性产生影响。科学家也对黑磷的光电能力做了研究,其能隙范围意味着它可以吸收 0.6 到 4.0 微米波长的电磁波,也就是从可见光到红外区间的光线都可以吸收。这个吸收光谱是黑磷在光相关的传感器中应用的关键。科学家制作了一个基于黑磷的光线,这个光线探测器每秒能够转换 30 亿比特的光信号,实验结果十分惊人。
黑磷在光电方面也取得了其他进展,中国科学院深圳先进技术研究院研究员喻学锋课题组与深圳大学教授张晗课题组合作,在黑磷量子点的制备及超快光子学应用领域获得了些研究成果。该课题组开发出了能够大规模制备黑磷量子点的方法,有望拓展了黑磷在光点领域的应用。
黑磷这种材料还具有各向异性。各向异性很容易理解,即材料在不同方向的性能是有差异的。这个特点最常见的应用就是液晶-就是大家熟知的液晶中的材料。在二维材料的大家族中,各向异性是非常罕见的特点,更加彰显了黑磷的与众不同。最近研究者发现了黑磷的各向异性对机械振动性能的影响,利用这个特点可以设计出新式的电子元件和信号处理设备。
集上述特点于一身,黑磷理所当然地成为了研究者的新焦点,在几年的时间蓬勃发展。
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黑磷或将成为“第二个石墨烯”
作者:马爱平&&日
&&来源:科技日报 &&&&
&  中化新网讯 记者近日从深圳大学获悉,由深圳大学&&新加坡国立大学光电协同创新中心教授张晗带领的深圳市孔雀创新团队首次研发了基于黑磷的光纤锁模激光器,得到了超短脉冲激光的输出信号。
  近年来,在石墨烯产业蓬勃发展之际,另一种新型单元素二维原子晶体材料&&黑磷被发现。与石墨烯类似,黑磷具有诸多优异特性,故被称为比肩石墨烯的&梦幻材料&。张晗透露,黑磷的研究和应用才刚开始,其非线性光学特性被国内外多家单位证实并应用于超快激光的产生中。可以预见不久的将来,它将成为&第二个石墨烯&。
  今年5月,张晗团队研究发现黑磷具有宽带可饱和光吸收特性,波长范围可覆盖可见光到中红外波段。在激光领域中,具有可饱和吸收特性的器件是组建超短脉冲激光器的关键。黑磷这一特性的发现为中红外超快光学器件的研发提供了可能。该研究成果2015年10月发表在国际期刊《先进功能材料》上。
  张晗说,研究表明,石墨烯是一种无带隙的半金属半导体材料,拥有超高的电子迁移率以及宽带光吸收特性。然而,无带隙的能带结构限制了石墨烯在光电领域的应用和发展。而黑磷的最大特点是拥有随着层数可变的直接带隙,这恰好解决了困扰石墨烯的难题。
  早在2014年,复旦大学的张远波团队利用少层黑磷实现了高速场效应管的应用尝试,为黑磷的广泛研究拉开了序幕。
  黑磷的应用不局限于光电领域,其在生物医学领域也具有优势。为此,张晗与中国科学院深圳先进技术研究院研究员喻学峰、香港城市大学教授朱剑豪合作,成功研发出新型的超小黑磷量子点,并将其作为光热制剂应用于肿瘤治疗中。
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因为&能隙&的存在,黑磷完全可以取代石墨烯
纵观所有二维材料,虽然每种材料都能找出各自的应用场景,但是毫无疑问的是,黑磷是所有新型二维材料中,最有潜力的一个,为什么这么说呢?导体和绝缘体都是常见的物质,然而改变世界的却是半导体,黑磷在半导体上的
中,我介绍了什么是二维材料。纵观所有二维材料,虽然每种材料都能找出各自的应用场景,但是毫无疑问的是,黑磷是所有新型二维材料中,最有潜力的一个,为什么这么说呢?导体和绝缘体都是常见的物质,然而改变世界的却是半导体,黑磷在半导体上的潜力远超乎人们的想象。要说黑磷这种材料是什么,还要从化学史上开始追溯,第一个发现磷元素的人是一个德国汉堡名叫波兰特的商人,他是一个相信炼金术的人,由于他曾听说在尿里可以制得「金属之王」黄金,于是抱着发财的目的,用尿做了大量的实验。1669 年,他在一次试验中,意外的得到了一种十分美丽的物质,它白色质软,能在黑暗中放出闪烁的亮光。这就是现在称为白磷的物质。在科学家认识到磷这种元素之后,就陆陆续续发现了一些磷的同素异形体,这些同素异形体都由颜色命名,像红磷、黑磷、紫磷。他们都是由磷元素组成的,但是都有各自的结构和特点。在石墨烯发现之后,在研究人员观察到黑磷是由层状堆积的时候,他们就很自然的联想到了石墨与石墨烯,并尝试将单层黑磷剥离出来。研究者最开始采用的和石墨烯类似的机械剥离的办法,成功的得到了单层的黑磷。块状的黑磷因其导电能力被称为「金属磷」。单层的黑磷被分离出来后,研究人员发现黑磷具有比石墨烯有更强的潜力,原因就在于黑磷中有能隙存在。
能隙在固态物理学中泛指半导体或者是绝缘体的价带顶端传递至的传导带低端的能量差距,这么说的话,大家可能不懂。简单来说的话,能隙就相当一个开光,开关打开,黑磷就是导体;开关关闭,黑磷就是绝缘体。那这个开关是由什么来控制的呢?能量。能隙的存在,让黑磷成为了一种半导体材料。复旦大学的张远波课题组曾利用黑磷制备出了场效应晶体管,他们指出这个场效应晶体管有望替代传统的硅,成为电子线路的基本材料。黑磷的能隙还可以通过黑磷层数进行微调,凯斯西储大学电气工程学院的助理教授冯·菲利普(Philip Feng)解释道,其能隙电压可以控制在 0.3-2.0 电子伏特范围内。这个范围几乎涵盖了目前发现所有二维材料的能隙电压,使得黑磷可以成为不同二维材料能隙的链接桥梁。能隙除了具备以上功用,还能对材料的光电特性产生影响。科学家也对黑磷的光电能力做了研究,其能隙范围意味着它可以吸收 0.6 到 4.0 微米波长的电磁波,也就是从可见光到红外区间的光线都可以吸收。这个吸收光谱是黑磷在光相关的传感器中应用的关键。科学家制作了一个基于黑磷的光线探测器,这个光线探测器每秒能够转换 30 亿比特的光信号,实验结果十分惊人。黑磷在光电方面也取得了其他进展,中国科学院深圳先进技术研究院研究员喻学锋课题组与深圳大学教授张晗课题组合作,在黑磷量子点的制备及超快光子学应用领域获得了些研究成果。该课题组开发出了能够大规模制备黑磷量子点的方法,有望拓展了黑磷在光点领域的应用。黑磷这种材料还具有各向异性。各向异性很容易理解,即材料在不同方向的性能是有差异的。这个特点最常见的应用就是液晶-就是大家熟知的液晶显示器中的材料。在二维材料的大家族中,各向异性是非常罕见的特点,更加彰显了黑磷的与众不同。最近研究者发现了黑磷的各向异性对机械振动性能的影响,利用这个特点可以设计出新式的电子元件和信号处理设备。集上述特点于一身,黑磷理所当然地成为了研究者的新焦点,在几年的时间蓬勃发展。【正版图片来源:】**本文作者赵盖子,文章首发头条,微信公众号【烯引力】-不仅仅是石墨烯,烯引力致力于发现全球范围的新材料趋势。转载请与微信号 t2ipo001 联系,并保留本信息。未包含本信息的转载将受到侵权投诉。
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