Les scientifiques qui étudient les couches minces de phosphore ont découvert des propriétés surprenantes qui pourraient ouvrir la porte aux cellules solaires et aux LED ultraminces et ultralégères.

L'équipe a utilisé du ruban adhésif pour créer des couches épaisses à un seul atome, appelé phosphorène, de la même manière simple que la découverte du graphène, lauréate du prix Nobel.

Contrairement au graphène, le phosphorène est un semi-conducteur, comme le silicium, qui est la base de la technologie électronique actuelle.

"Parce que le phosphorène est si fin et léger, il crée des possibilités pour faire beaucoup d'appareils intéressants, comme les LED ou les cellules solaires, " a déclaré le chercheur principal, le Dr Yuerui (Larry) Lu, de l'Université nationale australienne (ANU).

"Il montre des propriétés d'émission de lumière très prometteuses."

L'équipe a créé du phosphorène en utilisant à plusieurs reprises du ruban adhésif pour décoller des couches de cristaux de plus en plus minces de la forme cristalline noire du phosphore.

En plus de créer des semi-conducteurs beaucoup plus minces et plus légers que le silicium, le phosphorène a des propriétés d'émission lumineuse très variables avec l'épaisseur des couches, ce qui permet beaucoup plus de flexibilité pour la fabrication.

"Cette propriété n'a jamais été signalée auparavant dans aucun autre document, " a déclaré le Dr Lu, du Collège d'ingénierie et d'informatique de l'ANU, dont l'étude est publiée dans la revue Nature serial Lumière :science et applications .

"En modifiant le nombre de couches, nous pouvons contrôler étroitement la bande interdite, qui détermine les propriétés du matériau, comme la couleur de la LED qu'il ferait.

"Vous pouvez voir assez clairement au microscope les différentes couleurs de l'échantillon, qui vous indique combien de couches il y a, " a déclaré le Dr Lu.

L'équipe du Dr Lu a découvert que l'espace optique pour le phosphorène monocouche était de 1,75 électron-volt, correspondant à une lumière rouge d'une longueur d'onde de 700 nanomètres. Au fur et à mesure de l'ajout de couches, le gap optique a diminué. Par exemple, pour cinq couches, la valeur de l'espace optique était de 0,8 électron-volt, une longueur d'onde infrarouge de 1550 nanomètres. Pour les couches très épaisses, la valeur était d'environ 0,3 électron-volt, une longueur d'onde dans l'infrarouge moyen d'environ 3,5 microns.

Le comportement du phosphorène en couches minces est supérieur au silicium, dit le Dr Lu.

"Les états de surface du phosphorène sont minimisés, contrairement au silicium, dont les états de surface sont graves et l'empêchent d'être utilisé dans un état aussi mince.