澳州國立大學(Australian National University；ANU)的科學家最近在磷薄層的研究中發(fā)現(xiàn)了發(fā)光的特性，可望為超薄且超輕的太陽能(PV)電池與發(fā)光二極體(LED)應用開啟一線曙光。 

    該團隊采用與發(fā)現(xiàn)石墨烯贏得諾貝爾(Nobel-prize)物理獎一樣的方法，利用膠帶剝離創(chuàng)造出磷的單原子厚層——“磷烯”(phosphorene)。不過，相較于石墨烯，磷烯是一種更像矽(Silicon)的半導體——矽是目前電子技術(shù)的基礎(chǔ)。 

    “由于磷烯既輕且薄，從而為制造許多有趣的裝置創(chuàng)造了機會，例如LED或太陽能電池，”主導這項研究的澳州國立大學工程與電腦科學研究員盧曰瑞表示，而且“它展現(xiàn)了十分具有前景的發(fā)光特性。” 

    該研究團隊利用膠帶重覆在黑色結(jié)晶形式的磷中剝離出越來越薄的晶體層，從而創(chuàng)造出磷烯。除了打造出比矽更輕薄的半導體，磷烯還具有發(fā)光特性以及厚度各不相同的疊層，能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活的生產(chǎn)制造。 

    “在以往的其他材料中從未曾發(fā)現(xiàn)這種特性，”盧曰瑞說。他所主導的這項研究已發(fā)表于自然期刊系列《光：科學與應用》(Light: Science and Applications)。“藉由改變層數(shù)，我們能夠嚴密地控制能隙，確定材料的特性，例如LED發(fā)出的色彩。” 

    “透過顯微鏡可以相當清楚地觀察到樣本的不同色彩，而且還會告訴你有多少層，”盧曰瑞說。 

    盧曰瑞的研究團隊發(fā)現(xiàn)單層磷烯的光隙為1.75電子伏特，相當于700nm的紅光波長。當層數(shù)增加，光隙就越小。例如，5層時的光隙值為0.8電子伏特，紅光波長約1,550nm。至于更厚的疊層，其光隙值約0.3電子伏特，相當于3.5微米的中波段紅光。 

     磷烯在薄層中的表現(xiàn)更優(yōu)于矽，盧曰瑞解釋說：“因為磷烯的表面狀態(tài)可被最小化，它和表面狀態(tài)厚重而無法用于輕薄狀態(tài)的矽是不同的。”