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黑砷磷半导体结晶 Photo: Andreas Battenberg/TUM

一个来自德国和美国国际研究小组已经首次用黑砷磷制作出场效应晶体管。

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在《先进材料》期刊上发表的这个研究里，德国慕尼黑技术大学(TUM)、雷根斯堡大学、美国南加州大学(USC)和耶鲁大学的研究人员已经开发出一种不需要高压的新方法来合成黑砷磷，以降低制造过程的能量需求从而降低成本。

黑磷已经有大约100年历史，但是最近它被合成为一种二维材料，参照它的二维表兄石墨烯称为磷烯。由于它的固有带隙，以及它是少数几种作为原生p型半导体的二维材料之一，黑磷对场效应晶体管等电子应用相当有吸引力。

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开始脱层(上缘)的黑砷磷晶体的电子显微镜图像 image: Marianne Köpf/TUM

这个德国/美国研究团队把单个磷原子替换成砷原子，当材料中砷的浓度达到83％时，它具有仅0.15电子伏特的极小带隙。作为结果，研究人员们认为，这种材料非常适合用作传感器，以检测长波长的红外辐射，例如用于汽车距离传感器中的激光雷达传感器(光探测和测距)。

价带和导带之间的带隙不一定需要这么小。通过简单地调整砷浓度，研究人员可以精确控制带隙的大小。

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黑砷磷场效应管的原子力显微镜图像 image: C. Zhou und B. Liu / Viterbi School of Engineering (University of Southern California)

“这种材料的电子和光学性质在以前看来高不可攀，而现在我们能在可行的能量窗口里生产它了。”研究小组在慕技大的负责人Tom Nilges说。

像石墨烯和其他的二维材料一样，研究人员希望这种材料远远优于脆性硅的强度和柔韧性可以在柔性电子设备中找到用途。

本文译自 IEEE Spectrum，由 王丢兜 编辑发布。

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