Одна из аллотропных модификаций фосфора — черный фосфор — считалась бесполезной на протяжении 100 лет с момента открытия. В новой работе ученые показывают, что некоторые общепринятые предположения об этом веществе неверны и его можно использовать в качестве ультратонкого полупроводника. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.

Долгое время ученые считали черный фосфор малоинтересным материалом, однако в последние несколько лет он привлекает внимание исследователей благодаря специфическим свойствам и тому, что его возможно использовать в качестве ультратонкого полупроводника. Это вещество способно поглощать и переизлучать свет видимого и инфракрасного диапазонов, что полезно, в том числе, для сенсоров и коммуникационных устройств.

Помешать практическому применению может неустойчивость черного фосфора: даже при нормальных условиях со временем он разрушается. Для борьбы с этим ученые покрывали черный фосфор пассивным изолятором, предполагая, что он не влияет на свойства полупроводника. В новой работе коллектив авторов решил теоретически проверить это допущение.

Они провели расчеты для случаев одно-, двух-, трех- и четырехслойного черного фосфора, как с изолятором, так и без него. Некоторые свойства, такие как частота, с которой начинается активное поглощение излучения, практически не изменялись. Но другие, такие как ширина запрещенной зоны (один из основных параметров полупроводников) и форма спектра поглощения, менялись довольно существенно. Получается, что, подбирая соответствующую оболочку, можно управлять параметрами черного фосфора в широком диапазоне, что открывает новые перспективы для применения материала в практике.