Sort fosfor overrasker igen: Forskere opdager nye egenskaber

Forskere opdagede for få år siden, at et velkendt og ringeagtet materiale havde nogle interessante egenskaber, der gjorde det interessant til anvendelse inden for meget tynde og bøjelige elektroniske komponenter.

Nu har andre forskere opdaget, at materialet har endnu mere interessante egenskaber, når det belægges med et isolerende materiale, der oprindeligt kun var tænkt som en beskyttelse mod fysisk nedbrydning.

Det drejer sig om materialet sort fosfor, som Ingeniøren tidligere har skrevet om:

Læs også: Flade lag af fosfor er bedre til elektronik end kulstofmaterialet grafen

Læs også: Sort fosfor er den nye konkurrent til grafen

I en videnskabelig artikel i Nano Letters, der udgives af American Chemical Society, beretter Steven G. Louie fra University of California, Berkeley, at hans forskergruppe har analyseret sort fosfor belagt med bornitrid og safir (Al2O3).

Forskerne har konstateret, at i modsætning til tidligere antagelser, så påvirker belægningen de elektroniske egenskaber af sort fosfor - ikke mindst det såkaldte båndgab.

Båndgabet er altafgørende

Alle halvledermaterialer, som eksempelvis silicium, er karakteriseret ved, at elektroner kan befinde sig i såkaldte valensbånd og ledningsbånd.

Det er er energiforskellen mellem de to bånd - kaldet båndgabet - der bevirker, at halvledermaterialer er velegnede til solceller og computerchips.

Sort fosfor er interessant til elektroniske anvendelser, da det i modsætning til det kendte kulstofmateriale grafen, netop har et båndgab. Sort fosfor er som grafen et fladt todimensionelt materiale, der kan bruges til bøjelige komponenter.

Skal belægges med beskyttende materiale

Da sort fosfor let nedbrydes i ubeskyttet tilstand, har det dog vist sig nødvendigt at belægge det med et beskyttende materiale. Antagelsen om, at det ikke fundamentalt ændrer egenskaberne af sort fosfor, har nu vist sig at være forkert.

Umiddelbart kunne man måske tro, at det er et problem, men som Louie og hans to medforfattere redegør for, betyder det, at man på kontrollabel vis kan ændre de elektroniske egenskaber af sort fosfor. Og det gør i virkeligheden materialet endnu mere interessant.

Yderligere forskning må så vise, om disse egenskaber kan udnyttes på en måde, der kan gøre sort fosfor, der har været kendt i mere end 100 år, til et materiale med en gylden fremtid.