黑磷

黑磷

黑磷,黑色有金屬光澤的晶體, 它是用白磷在很高壓強和較高溫度下轉化而形成的。 在磷的同素異形體中反應活性最弱的,它在空氣中不會點燃。

基本信息

性狀

黑磷的原子結構圖,褶皺蜂窩結構黑磷的原子結構圖,褶皺蜂窩結構

磷的一種同素異形體。黑色有金屬光澤的晶體或無定形固體。層狀結構。無毒。有導電性。不溶於水和有機溶劑。在乾燥的空氣中、室溫時化學性質較穩定,不易著火燃燒。由白磷在高壓下加熱製得。

形態

知道的黑磷有四種:斜方、菱形、立方和無定形。無定形的黑磷在125℃向紅磷轉變。黑磷具有類似石墨的片狀結構(波形層狀結構)。層之間的鍵合比層內的鍵合弱,與石墨相似,具有導電性。這類晶體的本質特徵不僅晶體內有共價鍵還有離域鍵范德華力。有些科研機構對黑磷的插層性能進行研究。

製取

白磷在高壓下,或在常壓用催化劑,和以小量黑磷作為晶種的情況下,在493~643開爾文下加熱八天,即可得到黑磷。

或用HMX藥柱與白磷之間有機玻璃隔板距離為2mm,此時輸出壓力可達約20GPa,HMX藥柱裝藥密度至少為1.8g/cm3,藥柱高度10mm,直徑20mm,上表面有直徑8.5mm,高55mm的凹槽以放置**,藥柱質量約為5.14g,其下放置填充白磷的藥柱,高5mm,直徑20mm,外側用有機玻璃進行約束,爆炸時儘可能隔絕空氣。
利用HMX爆炸產生的高溫高壓試圖將白磷轉化為黑磷。

套用

新型二維半導體材料

2014年3月初,在《自然·納米技術》雜誌上,復旦大學物理系張遠波教授課題組發現了一種新型二維半導體材料——黑磷,並成功製備了相應的場效應電晶體器件,它將有可能替代傳統的,成為電子線路的基本材料。

他們發現,黑磷二維晶體有良好的電子遷移率(~1000cm2/Vs),還有非常高的漏電流調製率(是石墨烯的10000倍),與電子線路的傳統材料矽類似。

除了電性能優越以外,黑磷的光學性能同包括矽和硫化鉬在內的其他材料相比也有巨大的優勢。它的半導體帶隙是直接帶隙,即電子導電能帶(導帶)底部和非導電能帶(價帶)頂部在同一位置,實現從非導到導電,電子只需要吸收能量(光能),而傳統的矽或者硫化鉬等都是間接帶隙,不僅需要能量(能帶變化),還要改變動量(位置變化)。

這意味著黑磷和光可以直接耦合,這個特性讓黑磷成為未來光電器件(例如光電感測器)的一個備選材料,可以檢測整個可見光到近紅外區域的光譜。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們