El elemento fósforo puede existir en varios alótropos y cambia sus propiedades con cada nueva forma. Hasta ahora, se conoce el fósforo rojo, violeta, blanco y negro. Si bien algunos compuestos de fósforo son esenciales para la vida, el fósforo blanco es venenoso e inflamable yfósforo negro, por el contrario, particularmente robusto. Ahora, se ha identificado otro alótropo: en 2014, un equipo de la Universidad Estatal de Michigan, EE. UU., realizó cálculos modelo para predecir que el "fósforo azul" también debería ser estable., los átomos de fósforo se organizan en una estructura de nido de abeja similar al grafeno, sin embargo, no completamente plano sino regularmente "abrochado". Los cálculos del modelo mostraron que el fósforo azul no es un semiconductor de espacio estrecho como el fósforo negro en masa, pero posee las propiedades de un semiconductor conun espacio de banda bastante grande de 2 voltios de electrones. Este gran espacio, que es siete veces más grande que el fósforo negro a granel, es importante para aplicaciones optoelectrónicas.
P azul examinado en BESSY II
En 2016, el fósforo azul se estabilizó con éxito en un sustrato de oro por evaporación. Sin embargo, solo ahora sabemos con certeza que el material resultante es de hecho fósforo azul. Para este fin, un equipo de HZB alrededor de Evangelos Golias ha probado la banda electrónicaestructura del material en BESSY II. Pudieron medir mediante espectroscopía de fotoelectrones con resolución angular la distribución de electrones en su banda de valencia, estableciendo el límite inferior para la brecha de banda de fósforo azul.
Estructura de banda influenciada por el sustrato
Descubrieron que los átomos de P no se organizan independientemente del sustrato de oro, sino que intentan ajustarse a los espacios de los átomos de Au. Esto distorsiona la red ondulada del panal de forma regular, lo que a su vez afecta el comportamiento de los electrones en el fósforo azul.Como resultado, la parte superior de la banda de valencia que define el extremo de la brecha de banda semiconductora está de acuerdo con las predicciones teóricas sobre su posición de energía, pero está algo desplazada.
Outlook: aplicaciones optoelectrónicas
"Hasta ahora, los investigadores han utilizado principalmente fósforo negro a granel para exfoliar capas atómicamente delgadas", explica el profesor Oliver Rader, jefe del Departamento de Materiales de HZB para spintronics verde. "Estos también muestran una gran brecha de banda semiconductora pero no poseen elLa estructura de panal de fósforo azul y, sobre todo, no se puede cultivar directamente sobre un sustrato. Nuestro trabajo no solo revela todas las propiedades materiales de este novedoso alótropo de fósforo bidimensional, sino que destaca el impacto del sustrato de soporte en el comportamiento de los electrones en azulfósforo, un parámetro esencial para cualquier aplicación optoelectrónica "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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