Graphen-Ersatz: Schwarzer Phosphor vor Oxidation geschützt

Forschern der kanadischen Université de Montréal ist es erstmals gelungen, zweidimensionale Schichten von schwarzem Phosphor vor der zerstörerischen Kraft der Oxidierung zu schützen. Damit öffnet sich ein riesiges Anwendungsfeld für zahlreiche elektronische und optoelektronische Geräte. [...]

(c) Hasselblad H3D - Fotolia.com

Schwarzer Phosphor ist aufgrund seiner Stabilität und seiner Eigenschaften (schwer entflammbar, reaktionsträge) immer stärker in den Fokus der Materialforschung geraten und wird in seiner zweidimensionalen Ausprägung bereits als Cousin des „Wundermaterials“ Graphen gehandelt. Es ist möglich, einatomige Schichten aus dem schwarzen Phosphor zu erhalten, die auch 2D-Phosphan genannt werden.

2D-Phosphan ist ein Halbleiter, der die notwendigen Eigenschaften mitbringt, um Transistoren und Prozessoren herzustellen. Eine weitere Eigenschaft des schwarzen Phosphors ist die Interaktion mit Licht, die abhängig von der Zahl der verwendeten Atomschichten ist. Diese Variationen ermöglichen die Produktion einer großen Anzahl von optoelektronischen Geräten, wie Laserapparaturen oder Detektoren.

Bislang wurden Forschungen zu 2D-Phosphan durch Oxidationsfolgen zerstört. Der Einsatz in der Industrie war nicht möglich. Die Forscher haben nun erstmals die physikalischen Mechanismen identifiziert, die zur Zerstörung des Materials durch Oxidation beitragen. „Wir haben demonstriert, dass 2D-Phosphane gerade bei Umweltbedingungen, die Wasser, Licht und Sauerstoff enthalten, stark oxidieren“, sagt Forscher Richard Martel.

Dem Fachmann nach konnte nun die Evolution des Phänomens in der Zeit dargestellt werden, indem elektronische Strahlenspektroskopie dazu verwendet wurde. Mithilfe dieser Erkenntnisse haben die Forscher einen Prozess entwickelt, der 2D-Phophane intakt halten soll. Den Forschern nach bilden 2D-Phosphane die Basis für die meisten elektronischen Geräte – nicht zuletzt aufgrund der niedrigen Kosten des Materials. (pte)

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