Observation directe de la structure électronique dépendant de la couche dans le phosphorène. une, Le treillis en nid d'abeille plissé de phosphorène monocouche ; x et y désignent les orientations du fauteuil et du cristal en zigzag, respectivement. b, c, Images optiques d'échantillons de phosphorène à quelques couches. Les images ont été enregistrées avec une caméra CCD attachée à un microscope optique. Le nombre de couches (indiqué sur la figure) est déterminé par le contraste optique dans le canal rouge de l'image CCD. ré, Profil de contraste optique dans le canal rouge des images CCD le long des coupures de lignes marquées en b, c. Chaque couche supplémentaire augmente le contraste d'environ 7%, jusqu'à tétracouche, comme guidé par les lignes pointillées. Crédit :Likai Li et al. Nature Nanotechnologie (2016) doi:10.1038/nnano.2016.171
(Phys.org)—Une grande équipe de chercheurs de Chine, les États-Unis et le Japon ont développé un moyen plus précis pour mesurer les différentes bandes interdites dans le phosphorène en couches, et ce faisant, ont découvert qu'il possède des avantages par rapport aux autres matériaux 2-D. Dans leur article publié dans la revue Nature Nanotechnologie , le groupe décrit sa technique et ce qu'il a observé lors de ses mesures.
Les scientifiques étudient le phosphorène (phosphore noir monocouche) depuis un certain temps, car ils pensent qu'il pourrait être utile pour créer de nouveaux ou de meilleurs types de dispositifs optoélectroniques 2-D, similaire à certains égards aux efforts de recherche portant sur le graphène. Bien qu'il ait été découvert pour la première fois en 1669, il n'a été isolé qu'en 2014. Depuis, les chercheurs ont tenté d'étudier les bandes interdites (les différences d'énergie entre le haut des bandes de valence et le bas des bandes de conduction) qui existent dans diverses conditions de stratification, car chacune peut représenter une opportunité unique d'utiliser le matériau. Les efforts antérieurs pour trouver les bandes interdites reposaient sur la spectroscopie de fluorescence, mais cette technique n'a pas offert la précision nécessaire à la construction d'appareils. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont adopté une nouvelle approche appelée spectroscopie d'absorption optique, qui fonctionne en mesurant l'absorption du rayonnement lorsqu'il interagit avec un échantillon. En réalisant plusieurs expériences, les chercheurs ont découvert que la structure électronique du matériau variait considérablement lorsqu'on examinait des matériaux créés à partir d'une gamme de couches, lequel, ils ont noté, était conforme aux théories antérieures.
En utilisant la nouvelle technique, les chercheurs ont découvert que différentes bandes interdites s'alignaient bien avec différentes applications. 1,15eV, par exemple, correspondrait bien à une bande interdite en silicium et 0,83 eV pourrait être utilisé en optoélectronique en raison de sa similitude avec une longueur d'onde de photon des télécommunications. Aussi, ils ont noté que la bande interdite de 0,35 eV pourrait s'avérer utile dans la création de dispositifs infrarouges. Globalement, ils ont découvert que la structure du phosphorène en couches lui confère des avantages par rapport aux autres matériaux 2D pour créer de nouveaux dispositifs, y compris certains exemples de graphène.
Les chercheurs prévoient ensuite d'utiliser leurs résultats pour créer divers dispositifs optoélectroniques, même s'ils reconnaissent qu'il y a encore des défis à relever, comme trouver un moyen de faire face aux minuscules flocons et à l'instabilité impliquée dans l'essai de l'utiliser.
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