Flade lag af fosfor er bedre til elektronik end kulstofmaterialet grafen

Det flade kulstofmateriale grafen får nu konkurrence fra et andet fladt materiale med egenskaber, der er meget mere velegnet til elektronikkomponenter: flade lag af fosforatomer, der kaldes fosforen.

Grafen, der blev opdaget for 10 år siden og belønnet med en Nobelpris i 2010 til Andre Geim og Kostya Novoselov fra University of Manchester i England, har mange interessante elektriske og mekaniske egenskaber.

Læs også: Er grafen det nye mirakelmateriale?

Egenskaberne betyder, at forskning inden for grafen eksploderer i disse år, og grafen blev for et år siden udpeget til Flagskibsprojekt inden for EU.


Tre lag af fosforen. Den riflede struktur er medvirkende til nogle af de interessante elektriske egenskaber. (Ill: Peide Ye, Purdue University)

Læs også: Europa i gigantisk satsning på grafen og hjerneforskning

Grafen har dog en kedelig egenskab; det har ikke et båndgab, som er en nødvendig betingelse for at have et halvledermateriale, der kan anvendes til transistorer. Det kan man søge at omgå på forskellig vis, men det er som udgangspunkt et stort problem for udnyttelsen af grafen til elektronikkomponenter.

Interessen for andre flade materialer er derfor øget. Der findes nu både fladt silicium (silicen) og fladt germanium (germanen) og mange andre varianter.

Læs også: Fladtrykt silicium ny konkurrent til vidundermaterialet grafen

Halvledermaterialet silicium, som er hovedmaterialet i den digitale revolution, er dog meget ustabilt i sin flade form som silicen.

De første felteffektransitorer er lavet i USA og Kina

Peide Ye og kollegaer fra Purdue University i USA og en kinesisk gruppe anført af Xian Hui Chen fra University of Science and Technology of China og Yuanbo Zhang fra Fudan University har nu i to artikler fremlagt resultater med fosforen – som er den flade struktur af fosformolekyler.

Interessen for fosforen skyldes bl.a., at det er mere stabilt end silicen.


Sort fosfor. (http://periodictable.com/Items/015.7/index.html)

Udgangspunktet for at lave fosforen er en sjælden form for fosfor, der kaldes sort fosfor.

Ved at bruge et stykke tape kan man trække enkeltlag af fosforen fra en krystal af sort fosfor, helt på samme måde som Geim og Novoselov første gang lavede grafen.

Det er ikke lykkedes endnu kun at få fat i lag af fosforen af kun ét atoms tykkelse, men begge grupper har opnået at få lag med kun 2-3 atomer i tykkelsen.

Det er allerede lykkedes for Peide Ye at lave felteffekttransistorer af materialet med en forholdsvis høj mobilitet for ladningsbærerne. Mobiliteten for huller er 286 cm^2/ (Vs) – det er kun lidt lavere end i silicium – og med yderligere forskning burde mobiliteten kunne øges.

Den kinesiske gruppe har opnået lignende resultater.

En lang række forhold skal dog undersøges nærmere. For det første skal forskerne finde en metode, der kan producere enkeltlag af fosforen og som kan bruges i praksis i større skala – tape-metoden er måske god til forskning, men ikke til kommercielle produkter.

Et yderligere problem er, at udgangspunktet sort fosfor ikke er let at fremstille, da det kun dannes under høje tryk.

Posted in computer.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>