磷五聚体的二维层在银表面显示出半导体特性

磷是每个生物体的重要组成部分，在体内以及细胞膜、骨骼和牙齿内的能量传递中起着关键作用。磷也是特殊的，因为它以多种不同的形式（同素异形体）存在。例如，有高爆炸性、有毒的白磷，从火柴头中已知的更稳定的红磷，或结晶的半导体黑磷。后者在电子设备中有许多应用

通过表面二维磷结构的自组装，可以进一步扩展磷化合物的种类及其物理和化学性质

来自巴塞尔大学物理系Ernst Meyer教授和瑞士纳米科学研究所的研究人员现在通过蒸发磷原子在银表面上产生了各种二维磷结构。这项工作发表在《自然通讯》杂志上

除了链和六角环，它们还产生了五个磷原子的平面环（磷五聚体），每个环的行为都像阴离子，即带负电荷

为了评估这种由磷五聚体组成的二维层是否适合在纳米电子学和纳米光学中的应用，有必要表征原子层的性质并研究与金属表面的相互作用

通过多种方法的组合获得有意义的数据

研究人员在4开尔文（-269.15°C）的低温下使用原子力和扫描隧道光谱的组合，发现磷五聚体在银表面保持了半导体性质

“这将磷层与六角形石墨烯层区分开来，例如，当与金属表面直接接触时，石墨烯层是金属的，”监督实验的Rémy Pawlak博士解释道

磷五聚体层使电子从金属进入磷层，形成一个特殊的边界层，称为p型半导体金属肖特基结

Ernst Meyer教授补充道：“界面处肖特基结的形成可以应用于场效应晶体管、太阳能电池或二极管。”

来自中国深圳和上海的研究小组进行的模拟证实了这一结果 More information: Outhmane Chahib et al, Probing charge redistribution at the interface of self-assembled cyclo-P5 pentamers on Ag(111), Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50862-4

Journal information: Nature Communications