石墨烯，只有一個原子厚的碳網絡，在2010年獲諾貝爾獎后一夜成名。但現在出現了競爭者：黑色的磷也可以形成這樣的層結構。慕尼黑工業(yè)大學（TUM）的化學家已經開發(fā)出一種半導體材料，其中單個磷原子被砷取代。在國際的協作努力下，美國的同事已經利用新材料制成了第一個場效應晶體管。

幾十年來，硅已奠定了現代電子學的基礎。迄今為止硅技術可以為其晶體管提供越來越小的設備。但硅晶體管的尺寸達到其物理極限。此外，消費者希望能有柔性的可以結合到服裝和類似物品上的設備。然而，硅是硬而脆的。所有這一切都引發(fā)了對于有一天能取代硅的新材料的競賽。

黑色砷磷可能就是這樣的材料。像石墨烯一樣（由單層的碳原子構成）它形成非常薄的層。可能的應用領域包括晶體管和傳感器，以及機械柔性的半導體器件。不像石墨烯電子性能類似于金屬，黑色砷磷的電子行為類似于半導體。

磷烯vs.石墨烯

德方的慕尼黑工業(yè)大學和雷根斯堡大學和美國的南加州大學（USC）和耶魯大學之間的合作已經首次制備出由黑色砷磷制成的場效應晶體管。該化合物是由慕尼黑工業(yè)大學創(chuàng)新材料的合成和表征研究小組的MarianneKoepf在實驗室合成的。場效應晶體管的建造和表征是由南加州大學電氣工程系周教授和劉博士領導的小組完成的。

由慕尼黑工業(yè)大學開發(fā)的新技術可以在無高壓條件下合成黑砷磷。這需要更少的能量、更便宜。價帶和導帶之間的間隙可以通過調整砷的濃度進行精確控制。“這使我們能夠生產具有以前無法獲得的電子和光學性質的材料，”TomNilges教授，創(chuàng)新材料合成及表征課題組的帶頭人說。

紅外線探測器

當砷的濃度為83％時，材料顯示出只有0.15電子伏特的小帶隙，使得它注定成為能夠檢測長波紅外輻射的傳感器。例如，激光特種（光探測和測距）傳感器在此波長范圍內工作。除其他事項外，它們被用作汽車的距離傳感器。另一個應用是對灰塵粒子和微量氣體的環(huán)境監(jiān)測。

這些新的、兩維半導體的另一個有趣的方面是它們各向異性的電子和光學行為。該材料在同一平面上沿著x軸和y軸表現出不同的特性。為了生產石墨烯狀薄膜，材料可以被剝離成超薄層。迄今獲得的最薄的薄膜只有兩個原子厚度。

這項工作是由海軍研究辦公室（ONR）、科學研究空軍辦公室（AFOSR）、科學技術KingAbdul-Aziz城(KACST)的卓越納米技術中心（CEGN），德國研究理事會（DFG）和慕尼黑工業(yè)大學研究生院共同支持。