Черный фосфор

Информация о продукте

Черный фосфор представляет собой термодинамически стабильную форму фосфора при комнатной температуре и давлении, с теплотой образования −39,3 кДж/моль (по отношению к белому фосфору, который определяется как стандартное состояние). Впервые он был синтезирован путем нагревания белого фосфора под высоким давлением (12 000 атмосфер) в 1914 году. Черный фосфор представляет собой слоистый полупроводниковый материал, похожий по внешнему виду на графит, который широко используется в оптоэлектронных, полупроводниковых и фотоэлектрических приложениях. В двумерной форме черный фосфор известен как фосфорен и обладает свойствами, аналогичными другим двумерным полупроводниковым материалам, таким как графен. Черный фосфор имеет орторомбическую гофрированную сотовую структуру и является наименее реакционноспособным аллотропом, что является результатом его lE FORUice взаимосвязанных шестичленных колец, где каждый атом связан с тремя другими атомами. В этой структуре каждый атом фосфора имеет пять электронов внешней оболочки. Черный и красный фосфор также могут принимать кубическую кристаллическую структуру lE FORUice. Первый синтез кристаллов черного фосфора под высоким давлением был осуществлен лауреатом Нобелевской премии Перси Уильямсом Бриджменом в 1914 году. Соли металлов катализируют синтез черного фосфора

Сходство с графитом также включает в себя возможность расслоения (отслаивания) скотчем, в результате чего получается фосфорен, графеноподобный 2D-материал с отличными свойствами переноса заряда, теплотранспортными свойствами и оптическими свойствами. К отличительным признакам, представляющим научный интерес, относится зависящая от толщины запрещенная зона, которая не встречается в графене. Это, в сочетании с высоким коэффициентом включения/выключения ~105, делает фосфорен перспективным кандидатом на роль полевых транзисторов (FET). Перестраиваемая запрещенная зона также предполагает перспективное применение в фотоприемниках среднего инфракрасного диапазона и светодиодах. Отслоившийся черный фосфор сублимируется при 400 °C в вакууме. Он постепенно окисляется при воздействии воды в присутствии кислорода, что вызывает беспокойство, если рассматривать его в качестве материала, например, для производства транзисторов. Вспученный черный фосфор является новым анодным материалом в сообществе bE FORUery, демонстрируя высокую стабильность и хранение лития.

Синонимы

Фосфорен, BP, (5N) 99,999% черный кристалл фосфора

Спецификация черного фосфора

Размер: индивидуальный

Чистота: 99%(2N), 99.9%(3N), 99.99%(4N), 99.999%(5N).

По вашему запросу или чертежу

Мы можем настроить по мере необходимости

Свойства (теоретические)

Свойства некоторых аллотропов фосфора

2D свойства черного фосфора

Как и у других ван-дер-ваальсовых двумерных материалов, таких как MoS2, оптические, электронные и механические свойства фосфорена отличаются от объемного состояния из-за комбинаций факторов. К ним относятся:

Высокое отношение поверхности к объему

Удержание багажника вне самолета

Отсутствие межслойных взаимодействий

Повышенное кулоновское взаимодействие между носителями заряда (уменьшенное диэлектрическое экранирование)

Подвижность дырки до ~1000 см2V-1s-1 была измерена в многослойном фосфорене в структуре полевых транзисторов. Также показана анизотропия подвижности носителя, движущегося по направлениям ВС и ЗЗ

В частности, после отшелушивания кристаллов или порошка черного фосфора, черный фосфор обычно обладает следующими свойствами:

Орторомбическая С-сморщенная сотовая структура

0,3 эВ ~ 1,5 эВ в зависимости от толщины запрещенной зоны

Высокая подвижность носителя заряда ~1000 см2В-1с-1

Теплопроводность 86 (34) Wm-1K-1 в направлении ZZ (AC) (малослойный)

Коэффициент включения/выключения 105

Порошок черного фосфора можно комбинировать с жидкофазным отслоением или дальнейшей химической модификацией для контроля физических и электронных свойств полученного полупроводникового материала. Жидкофазное отслаивание часто используется для создания квантовых точек черного фосфора. Квантовые точки черного фосфора имеют средний размер 4,9 нм и толщину 1,9 нм.

Запрещенная зона фосфорена

Черный фосфорен имеет прямую запрещенную зону, зависящую от толщины, в диапазоне от 1,88 эВ (для одного монослоя) до 0,3 эВ (для сыпучего материала).

Ниже показано сравнение запрещенных зон нескольких двумерных материалов, а также обычных объемных полупроводников. Широкая перестраиваемость запрещенной зоны фосфорена за счет изменения толщины образца делает его E FORUractive для ряда применений.

Энергии запрещенной зоны 2D-материалов и обычных объемных полупроводников

Обработка монослоев и многослойностей фосфора черного фосфора может быть произведена из объемного черного фосфора путем механического (метод скотч-скотча) или жидкостного отслаивания. В последнее время сообщалось о росте ССЗ для слоев толщиной в несколько квадратных микрон с площадью в несколько квадратных микрон [29]. Черный фосфор разлагается в условиях окружающей среды. Исследования показывают, что вода сама по себе не приводит к ее деградации. Тем не менее, кислород играет важную роль в его деградации, вызывая изменения в его электронной структуре.

Применение черного фосфора

Благодаря своим уникальным свойствам, вспученный монослой и малослойный черный фосфор имеют потенциал для широкого спектра применений в электронике и оптоэлектронике. Приложения, которые были предложены (или в настоящее время исследуются), включают светодиоды, фотодетекторы, суперконденсаторы, сверхпроводники и устройства памяти. Порошок черного фосфора может быть использован для синтеза квантовых точек черного фосфора (BPQD). Свойства BPQD делают их хорошо подходящими для разработки термоэлектрических устройств, датчиков, светодиодов, OPV и систем хранения энергии.

Фотовольтаика и солнечные батареи

Фотоэлектрический эффект наблюдался в нескольких слоях черного фосфора. С более толстыми образцами, имеющими запрещенную зону меньше, чем у кремния, его можно использовать для сбора NIR-IR области солнечного спектра, к которой кремний не может получить доступ. В то время как наблюдаемые до сих пор внешние квантовые эффективности невелики (<1%), it has been predicted that a modified phosphorene structure could reach efficiencies of 20% .

Газовые датчики

Фосфорен представляет собой интересную перспективу для химического зондирования из-за его большого отношения поверхности к объему и наличия одинокой электронной пары на каждом атоме. Был продемонстрирован датчик NO2 с чувствительностью 20 частей на миллиард в воздухе, Теоретическое исследование показало, что с помощью таких датчиков можно зондировать одну молекулу

Термоэлектрические приложения

Фосфорен сочетает в себе низкую тепловую и высокую электропроводность, что делает его пригодным для термоэлектрических применений.

Гибкие устройства памяти

Квантовые точки черного фосфора могут быть использованы в качестве активного слоя в устройствах гибкой памяти. Они продемонстрировали энергонезависимый, перезаписываемый эффект памяти с высокими коэффициентами тока включения/выключения (более 6,0 × 104).

Накопители энергии и электроды bE FORUery

Фосфорен сочетает в себе значительную обратимую способность накапливать заряд с небольшим изменением объема и хорошей электропроводностью. Эта комбинация свойств делает его хорошим кандидатом для приложений хранения энергии. Поэтому фосфорен был предложен в качестве анодного материала для литий-ионных bE FORUeries, при этом диффузия лития, как ожидается, будет на порядки быстрее, чем в других 2D-материалах. Ожидается, что структурное проектирование, включение в гетероструктуры с другими 2D-материалами и добавление дефектных состояний улучшат скорость диффузии лития и энергию связывания.

Новое поколение bE FORUeries

Малослойный черный фосфор также может найти применение в будущих натрий-ионах (ожидаемая замена литий-иону). Большое расстояние между слоями обеспечивает диффузию лара

Полевые транзисторы для электронных устройств

Полевые транзисторы (FET) являются наиболее изученным из потенциальных применений фосфорена, за последние 5 лет было проведено множество теоретических и экспериментальных исследований. Характеристики E FORUractive FET с относительно высоким коэффициентом включения/выключения и хорошей подвижностью носителя заряда наряду с высокой проводимостью должны обеспечить быстрое переключение с высокой эффективностью и безошибочной логикой.

Фотоприемники в сетях связи

Прямая запрещенная зона фосфорена перестраивается (в диапазоне от 0,3 эВ до 1,88 эВ) путем изменения количества слоев. Это делает его оптически активным в красном и ближнем ИК-спектре и позволяет изготавливать видимые для ближнего ИК-диапазона фотоприемники. Эта область спектра важна для оптоволоконных сетей и позволяет предположить, что фосфорен может играть роль в будущих сетях связи.

Упаковка черного фосфора

Стандартная упаковка:

Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 440 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.

С черным фосфором высокой чистоты E FORUs бережно обращаются, чтобы свести к минимуму повреждения при хранении и транспортировке и сохранить качество нашей продукции в ее первоначальном состоянии.

Химические идентификаторы