澳州國(guó)立大學(xué)(Australian National University;ANU)的科學(xué)家最近在磷薄層的研究中發(fā)現(xiàn)了發(fā)光的特性，可望為超薄且超輕的太陽(yáng)能(PV)電池與發(fā)光二極體(LED)應(yīng)用開(kāi)啟一線(xiàn)曙光。
該團(tuán)隊(duì)采用與發(fā)現(xiàn)石墨烯贏(yíng)得諾貝爾(Nobel-prize)物理獎(jiǎng)一樣的方法，利用膠帶剝離創(chuàng)造出磷的單原子厚層——“磷烯”(phosphorene)。不過(guò)，相較于石墨烯，磷烯是一種更像矽(Silicon)的半導(dǎo)體——矽是目前電子技術(shù)的基礎(chǔ)。
“由于磷烯既輕且薄，從而為制造許多有趣的裝置創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，例如LED或太陽(yáng)能電池，”主導(dǎo)這項(xiàng)研究的澳州國(guó)立大學(xué)工程與電腦科學(xué)研究員盧曰瑞表示，而且“它展現(xiàn)了十分具有前景的發(fā)光特性?！?/p>
該研究團(tuán)隊(duì)利用膠帶重覆在黑色結(jié)晶形式的磷中剝離出越來(lái)越薄的晶體層，從而創(chuàng)造出磷烯。除了打造出比矽更輕薄的半導(dǎo)體，磷烯還具有發(fā)光特性以及厚度各不相同的疊層，能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活的生產(chǎn)制造。
“在以往的其他材料中從未曾發(fā)現(xiàn)這種特性，”盧曰瑞說(shuō)。他所主導(dǎo)的這項(xiàng)研究已發(fā)表于自然期刊系列《光：科學(xué)與應(yīng)用》(Light: Science and Applications)?！敖逵筛淖儗訑?shù)，我們能夠嚴(yán)密地控制能隙，確定材料的特性，例如LED發(fā)出的色彩?！?/p>
“透過(guò)顯微鏡可以相當(dāng)清楚地觀(guān)察到樣本的不同色彩，而且還會(huì)告訴你有多少層，”盧曰瑞說(shuō)。
盧曰瑞的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)單層磷烯的光隙為1.75電子伏特，相當(dāng)于700nm的紅光波長(zhǎng)。當(dāng)層數(shù)增加，光隙就越小。例如，5層時(shí)的光隙值為0.8電子伏特，紅光波長(zhǎng)約1,550nm。至于更厚的疊層，其光隙值約0.3電子伏特，相當(dāng)于3.5微米的中波段紅光。
磷烯在薄層中的表現(xiàn)更優(yōu)于矽，盧曰瑞解釋說(shuō)：“因?yàn)榱紫┑谋砻鏍顟B(tài)可被最小化，它和表面狀態(tài)厚重而無(wú)法用于輕薄狀態(tài)的矽是不同的?！?/p>
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