Observação direta da estrutura eletrônica dependente da camada em fosforeno. uma, A estrutura de favo de mel enrugada de fosforeno em monocamada; x e y denotam as orientações da poltrona e do cristal em zigue-zague, respectivamente. b, c, Imagens ópticas de amostras de fosforeno com poucas camadas. As imagens foram registradas com câmera CCD acoplada a microscópio óptico. O número de camadas (indicado na figura) é determinado pelo contraste óptico no canal vermelho da imagem CCD. d, Perfil de contraste óptico no canal vermelho das imagens CCD ao longo dos cortes de linha marcados em b, c. Cada camada adicional aumenta o contraste em cerca de 7%, até tetralayer, conforme orientado com as linhas tracejadas. Crédito:Likai Li et al. Nature Nanotechnology (2016) doi:10.1038 / nnano.2016.171
(Phys.org) —Uma grande equipe de pesquisadores da China, os EUA e o Japão desenvolveram um meio mais preciso para medir as várias lacunas de banda no fosforeno em camadas, e assim fazendo, descobriram que ele possui vantagens sobre outros materiais 2-D. Em seu artigo publicado na revista Nature Nanotechnology , o grupo descreve sua técnica e o que observaram durante suas medições.
Os cientistas têm estudado o fosforeno (fósforo preto de camada única) há algum tempo porque acreditam que pode ser útil para criar tipos novos ou melhores de dispositivos optoeletrônicos 2-D, semelhante em alguns aspectos aos esforços de pesquisa que analisam o grafeno. Embora tenha sido descoberto pela primeira vez em 1669, não estava realmente isolado até 2014. Desde então, os pesquisadores tentaram estudar as lacunas de banda (as diferenças de energia entre o topo das bandas de valência e a parte inferior das bandas de condução) que existem sob várias condições de estratificação, porque cada uma pode representar uma oportunidade única para o uso do material. Os esforços anteriores para encontrar as lacunas de banda dependiam da espectroscopia de fluorescência, mas essa técnica não ofereceu a precisão necessária para a construção de dispositivos. Neste novo esforço, os pesquisadores adotaram uma nova abordagem chamada espectroscopia de absorção óptica, que funciona medindo a absorção de radiação à medida que interage com uma amostra. Ao conduzir vários experimentos, os pesquisadores descobriram que a estrutura eletrônica do material variou significativamente ao olhar para materiais criados a partir de uma variedade de camadas, que, eles notaram, era consistente com as teorias anteriores.
Ao usar a nova técnica, os pesquisadores descobriram que diferentes intervalos de banda se alinhavam bem com diferentes aplicações. 1,15eV, por exemplo, combinaria bem com uma lacuna de banda de silício e 0,83 eV poderia ser usado em optoeletrônica por causa de sua semelhança com um comprimento de onda de fóton de telecomunicações. Também, eles notaram que o gap de 0,35 eV pode ser útil na criação de dispositivos infravermelhos. Geral, eles descobriram que a estrutura de fosforeno em camadas oferece vantagens sobre outros materiais 2D para a criação de novos dispositivos - incluindo algumas instâncias de grafeno.
Os pesquisadores pretendem usar de fato seus resultados para criar vários dispositivos optoeletrônicos, embora reconheçam que ainda existem alguns desafios envolvidos, como descobrir uma maneira de lidar com os pequenos flocos e a instabilidade envolvida na tentativa de usá-los.
© 2016 Phys.org
