研究人员们改变了黑磷的能带间隙，创造出了超级导体，可以大规模生产用于太阳能面板，通讯激光和其他电子和光电子设备。

 

Phosphorene——石墨烯的继承者?

这些研究人员们来自浦项科学技术大学（POSTECH），是基础科学（IBS）中心人工低维电子系统（CALDES）的一个隶属机构。

为了领会本研究的发现，弄清楚二维（2D）材料的性质是很重要的。石墨烯被认为是一个奇迹材料。石墨烯的研究为两名英国科学家赢得了诺贝尔奖。该材料是由极薄片的碳组成，以蜂窝结构体的层状碳原子形式存在。

石墨烯具有许多非凡的特性。相比于铜，它是铜更好的导体，并且比橡胶更柔性。虽然它比钢轻很多倍，但石墨烯更坚韧。此外，当石墨烯层是无缺陷，就可以使所有分子和原子不能透过。这个性质使得该材料有望用于航天科学发展，运动，电子和其他这样的应用。

材料的导电率是由它的带隙决定。假象一条河的垫脚石之间具有较大的差距，而另一个渡河的垫脚石却是紧密堆积。那么穿过具有紧密堆积垫脚石的河会比穿过另一个河流容易得多。类似的方式，一个更小的带隙能通过更强的电流，以及促进更有效的电流流动。

当石墨烯在自然状态下其具有零带隙，这意味着它的功能就像一个导体。这个电导率可以甚至发生在低温下，且不能'切断'。这阻碍了石墨烯被用作半导体。

磷的原子序数是15，并为这一整类化合物命名。白磷的稳定形式被称为黑磷（BP）。黑磷可以廉价地大规模生产。然而，不同于石墨烯，BP具有天然的带隙。这可以使得BP打开或关闭电流。研究者在层状磷，一种磷同素异形体上进行了测试。

POSTECH 的Keun Su Kim教授说：“我们从掺杂子钾转移电子到黑磷表面，这限制了电子，并使得我们可以操纵这种状态。钾产生很强的电场，而这正是我们所需要的调谐带隙的大小。”

电子的转移被称为“掺杂”，而这个过程引起了巨大的斯塔克效应。当带隙被调整，导电带和价带会更接近，这导致能带从0.35电子伏特的固有值，降低到0.0〜0.6电子伏特。Kim教授解释说，“石墨烯是一种Dirac半金属。其在自然状态下比黑色磷更有效，但它很难打开其带隙；因此，我们调整黑磷的带隙到类似于石墨烯的自然状态，这是一种独特的状态，与传统的半导体不同。”

黑磷的新的增强形式为各种应用带去了希望。电气工程师将可以通过调节带隙以实现期望的设备和性能。

新材料在线编译整理——翻译：Gary       校正：摩天轮