比石墨烯更先進的材料

寂靜天花板

當談到提高晶體管技術的時候，理論上來說是越薄越好。這也是為什么大眾會認為只有單層原子厚度的石墨烯材料極有可能是硅的理想替代材料。然而石墨烯缺少關鍵屬性：石墨烯沒有自然的帶隙，從而不能實現電流的“開”和“關”，這就弱化了其取代計算機電路中半導體開關的用途。伯克利的研究人員通過疊加兩片石墨烯把這種材料變得更厚，成功使其作為半導體材料運作。
但是，現在有另外一種材料——黑磷，也許更適合在電子中代替硅。這種材料從一開始就能作為半導體運作，它有導電能力，這意味著它能隨時實現電流的“開”和“關”。
7 ^- s' h1 C" n4 ^        把這種材料集成到晶體管技術的關鍵是要夠薄，限制電子二維移動。這些特性為尤其是納米電子和可穿戴傳感器這種應用提供了可能性。
0 p* P2 i; i+ h/ c' I$ d        麥吉爾大學與浦項科學技術大學（POSTECH）的近期研究表明這種多用途材料可潛在用于大量應用中，包括醫(yī)療傳感器。
- A' u, s( t+ }0 o        “我腦子里首先想到的一件事是在可直接連接到人體皮膚的彈性納米級傳感器中使用黑磷，檢測人的醫(yī)療狀況，”浦項科學技術大學（POSTECH）的物理教授KimKeun Su表示。Kim教授在大學里與一組科學家一直在研究利用黑磷創(chuàng)造半導體。“對于像納米醫(yī)用傳感器這樣的應用來說，由二維半導體組成設備的發(fā)展是非常重要的。”
        增強晶體管技術集成到電子中也會對速度和性能產生顯著的影響。
        自從石墨烯被開發(fā)以來，科學家一直在探索各種其它能夠輕易分離成單個原子層的二維材料。而黑磷憑其與石墨烯相似的特性迅速成為候選材料。

        黑磷具有褶皺蜂窩結構。根據電場施加的強度，黑磷的電子狀態(tài)可以從一個半導體調諧到一個有效的導體。
        德克薩斯大學奧斯汀分校電氣和計算機工程助理教授Deji Akinwande認為在電子中使用該材料的最大障礙是如何進行大量制造。但是研究人員相信這種材料對于推動半導體技術是非常有潛力的。他說：“黑磷可以說是目前最優(yōu)秀的二維原子材料。它具有可使電子開關的高帶隙，這是石墨烯所沒有的。”