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磷烯发光材料为超轻薄PV电池与LED铺路

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磷烯发光材料为超轻薄PV电池与LED铺路
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磷烯发光材料为超轻薄PV电池与LED铺路

【摘要】:
澳州国立大学(AustralianNationalUniversity;ANU)的科学家最近在磷薄层的研究中发现了发光的特性,可望为超薄且超轻的太阳能(PV)电池与发光二极体(LED)应用开启一线曙光。    该团队采用与发现石墨烯赢得诺贝尔(Nobel-prize)物理奖一样的方法,利用胶带剥离创造出磷的单原子厚层——“磷烯”(phosphorene)。不过,相较于石墨烯,磷烯是一种更像矽(Si

澳州国立大学(Australian National University;ANU)的科学家最近在磷薄层的研究中发现了发光的特性,可望为超薄且超轻的太阳能(PV)电池与发光二极体(LED)应用开启一线曙光。 


    该团队采用与发现石墨烯赢得诺贝尔(Nobel-prize)物理奖一样的方法,利用胶带剥离创造出磷的单原子厚层——“磷烯”(phosphorene)。不过,相较于石墨烯,磷烯是一种更像矽(Silicon)的半导体——矽是目前电子技术的基础。 

磷烯发光材料为超轻薄PV电池与LED铺路


    “由于磷烯既轻且薄,从而为制造许多有趣的装置创造了机会,例如LED或太阳能电池,”主导这项研究的澳州国立大学工程与电脑科学研究员卢曰瑞表示,而且“它展现了十分具有前景的发光特性。” 

    该研究团队利用胶带重覆在黑色结晶形式的磷中剥离出越来越薄的晶体层,从而创造出磷烯。除了打造出比矽更轻薄的半导体,磷烯还具有发光特性以及厚度各不相同的叠层,能够实现更灵活的生产制造。 

    “在以往的其他材料中从未曾发现这种特性,”卢曰瑞说。他所主导的这项研究已发表于自然期刊系列《光:科学与应用》(Light: Science and Applications)。“藉由改变层数,我们能够严密地控制能隙,确定材料的特性,例如LED发出的色彩。” 

    “透过显微镜可以相当清楚地观察到样本的不同色彩,而且还会告诉你有多少层,”卢曰瑞说。 

    卢曰瑞的研究团队发现单层磷烯的光隙为1.75电子伏特,相当于700nm的红光波长。当层数增加,光隙就越小。例如,5层时的光隙值为0.8电子伏特,红光波长约1,550nm。至于更厚的叠层,其光隙值约0.3电子伏特,相当于3.5微米的中波段红光。 

     磷烯在薄层中的表现更优于矽,卢曰瑞解释说:“因为磷烯的表面状态可被最小化,它和表面状态厚重而无法用于轻薄状态的矽是不同的。”