比石墨烯更先进的材料

寂静天花板

当谈到提高晶体管技术的时候，理论上来说是越薄越好。这也是为什么大众会认为只有单层原子厚度的石墨烯材料极有可能是硅的理想替代材料。然而石墨烯缺少关键属性：石墨烯没有自然的带隙，从而不能实现电流的“开”和“关”，这就弱化了其取代计算机电路中半导体开关的用途。伯克利的研究人员通过叠加两片石墨烯把这种材料变得更厚，成功使其作为半导体材料运作。
但是，现在有另外一种材料——黑磷，也许更适合在电子中代替硅。这种材料从一开始就能作为半导体运作，它有导电能力，这意味着它能随时实现电流的“开”和“关”。
        把这种材料集成到晶体管技术的关键是要够薄，限制电子二维移动。这些特性为尤其是纳米电子和可穿戴传感器这种应用提供了可能性。
. D! x. q7 C; o1 g4 f        麦吉尔大学与浦项科学技术大学（POSTECH）的近期研究表明这种多用途材料可潜在用于大量应用中，包括医疗传感器。
# q, j# I6 Z; Q        “我脑子里首先想到的一件事是在可直接连接到人体皮肤的弹性纳米级传感器中使用黑磷，检测人的医疗状况，”浦项科学技术大学（POSTECH）的物理教授KimKeun Su表示。Kim教授在大学里与一组科学家一直在研究利用黑磷创造半导体。“对于像纳米医用传感器这样的应用来说，由二维半导体组成设备的发展是非常重要的。”
        增强晶体管技术集成到电子中也会对速度和性能产生显著的影响。
" q' N6 V$ b" C/ t        自从石墨烯被开发以来，科学家一直在探索各种其它能够轻易分离成单个原子层的二维材料。而黑磷凭其与石墨烯相似的特性迅速成为候选材料。

' w- g6 N$ H7 o' |; ]$ v4 ]+ T& L7 h        黑磷具有褶皱蜂窝结构。根据电场施加的强度，黑磷的电子状态可以从一个半导体调谐到一个有效的导体。
        德克萨斯大学奥斯汀分校电气和计算机工程助理教授Deji Akinwande认为在电子中使用该材料的最大障碍是如何进行大量制造。但是研究人员相信这种材料对于推动半导体技术是非常有潜力的。他说：“黑磷可以说是目前最优秀的二维原子材料。它具有可使电子开关的高带隙，这是石墨烯所没有的。”