Фосфорные чипы — возможное будущее электроники

Чёрный фосфор, для которого не нашлось применения за столетие, прошедшее с момента его открытия, получил шанс заменить кремний в качестве основного материала электроники. При толщине всего в несколько атомов, черный фосфор может привести к появлению нового поколения компактных и гибких устройств, более быстрых транзисторов и пр.

Об этом говорят результаты работы, которые команда исследователей из Йельского университета (штат Коннектикут) представила в апрельском выпуске Nature Communications.

Черный фосфор обладает двумя ключевыми свойствами идеального полупроводника — более высокой мобильностью, чем кремний, и запрещённой зоной (тем, чего нет, например, в графене). Однако, до этой работы считалось, что шириной запрещённой зоны в черном фосфоре нельзя динамически управлять, и это ограничивало полезность данного материала для оптоэлектроники.

Йельские физики обнаружили, что запрещённая зона этого материала становится контролируемой при достижении им некоторой толщины, которая была подобрана методом проб и ошибок. Прикладывая вертикальное электрическое поле к образцу нужной толщины исследователи могли регулировать ширину запрещённой зоны, почти до её полного исчезновения.

Авторов особенно интересует открывающаяся возможность использования черного фосфора с контролируемой запрещённой зоной в качестве топологического изолятора (ТИ). Электроны распространяются по поверхности ТИ без рассеяния, что создаёт предпосылки для создания устройств со сверхнизким потреблением энергии.