O fósforo plano, também conhecido como fósforo preto ou fosforeno, é um material bidimensional que tem atraído interesse significativo devido às suas propriedades únicas e aplicações potenciais. Aqui está uma visão geral dos mecanismos de crescimento do fósforo plano:
Esfoliação de cristais a granel: Um método para obter fósforo plano é através da esfoliação de cristais de fósforo preto a granel. Isto envolve processos mecânicos ou químicos para dividir os cristais a granel em camadas individuais. A esfoliação micromecânica, usando fita adesiva ou outros materiais adesivos, pode ser empregada para remover finas camadas de fósforo negro. A esfoliação em fase líquida, onde os cristais a granel são dispersos em um solvente adequado e submetidos a ultrasonicação ou forças de cisalhamento, também pode ser usada para produzir fosforeno de poucas camadas.
Deposição química de vapor (CVD): CVD é uma técnica amplamente utilizada para o crescimento de fósforo plano. Neste método, um gás precursor contendo fósforo, como tricloreto de fósforo (PCl3) ou pentacloreto de fósforo (PCl5), é introduzido em uma câmara aquecida. O gás precursor reage com um catalisador metálico, normalmente ouro ou cobre, para formar átomos de fósforo. Esses átomos então cristalizam na superfície do substrato, formando camadas planas de fósforo. O processo de crescimento pode ser controlado ajustando a temperatura, a pressão e as taxas de fluxo de gás para obter fosforeno de alta qualidade.
Epitaxia por feixe molecular (MBE): MBE é outra técnica de crescimento utilizada para a fabricação de fósforo plano. No MBE, os átomos de fósforo são depositados em um substrato aquecido em um ambiente de alto vácuo. Os átomos de fósforo são evaporados de uma fonte, como uma célula de efusão de fósforo, e direcionados para o substrato. A temperatura do substrato e a taxa de deposição são cuidadosamente controladas para promover a formação de camadas planas de fósforo. MBE permite um controle preciso sobre o processo de crescimento e as propriedades do fosforeno resultante.
Síntese baseada em solução: Métodos baseados em soluções foram desenvolvidos para sintetizar fósforo plano diretamente a partir de precursores de soluções. Esses métodos normalmente envolvem a reação de compostos contendo fósforo em um solvente, seguida pela automontagem de átomos de fósforo em estruturas planas. Uma abordagem é a redução de halogenetos de fósforo, tais como PCl3 ou PBr3, na presença de agentes redutores adequados. Outra estratégia é a síntese hidrotérmica, onde precursores de fósforo são aquecidos em recipiente fechado com água a altas temperaturas e pressões. A síntese baseada em solução oferece potencial para produção escalonável de fósforo plano.
O mecanismo de crescimento do fósforo plano pode influenciar suas propriedades e desempenho. Fatores como o material do substrato, a temperatura de crescimento e a composição do precursor podem afetar a estrutura cristalina, as propriedades eletrônicas e a morfologia das camadas de fosforeno. Os pesquisadores estão continuamente explorando e refinando essas técnicas de crescimento para obter fósforo plano de alta qualidade com propriedades desejadas para diversas aplicações, como em eletrônica, optoeletrônica e armazenamento de energia.
