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建立防止氧化的屏障

发布时间:2019-01-25 16:15:39 来源:

化学稳定原子级扁平材料提高了它们的商业应用潜力。

二维材料可以支撑一系列新型柔性低功耗电子器件,但它们的成功取决于确保各层的化学稳定性。A * STAR研究人员现在表明,可以通过正确选择基板和电场来稳定一种二维材料,即磷光。

石墨烯是一层单一的碳原子,值得称之为超级材料; 它坚固,坚硬,轻便,具有优异的电子和热性能。它是典型的2D材料。最近,科学家们创造了单层其他材料 - 锡,锗,硼,硅和磷 - 具有自己的特征。例如,虽然石墨烯是没有带隙的半金属,但是磷光体是像硅这样的半导体,这使其可用于电子器件。然而,磷芴具有臭名昭着的缺点:材料在空气中氧化并且其质量迅速降低。

为了寻找一种可行的方法来克服这个问题,来自A * STAR高性能计算研究所的Junfeng Gao及其同事使用第一性原理计算来证明将磷烯置于二硒化钼基板上并施加垂直电场可以大大增加其电阻氧化。

“基质和磷烯之间的相互作用和电荷转移可以通过外部电场调节,引起表面活性的变化并抑制磷烯的氧化,”Gao解释道。

他们的研究表明,在空气中降解磷的主要过程是吸收氧气。在环境条件下独立的磷鎓的快速氧化是由于氧吸收的低能垒为约0.57电子伏特:氧化可在不到一分钟内发生。

当用覆盖钼二硒化物的磷芴重复该分析时,能量势垒要高得多。同样,该模型显示,二硒化钼基质的存在使得能够利用电场更有效地调节磷烯的性质。这进一步增加了氧化能垒。在合适的垂直电场下,势垒可以增加到0.91电子伏特。氧化膦抗氧化的寿命可以是未经处理的寿命的105倍。

高的实现空气稳定的phosphorene的方法可以极大地促进其在实际装置中的使用。“我们将探索更多能够稳定磷的基质,”高说。“特别是,我们想知道这种衬底是否适合于磷的外延生长。”

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