（图示为一个黑砷磷场效应晶体管的原子力显微镜图像。图片来源：Chongwu Zhou and Bilu Liu）

当新的iPhone发布后，客户抱怨说它可以被弯曲，但如果你可以卷起你过大的iPhone6+并让如你的口袋里呢？基于南加州大学维特比学院的工程师们的工作，这种技术可能会比你想象的更快可以实现。

几十年来，硅一直是现代电子学的心脏，但作为材料，它也有其局限性。随着我们的器件变得越来越小，这些设备的基本单元，晶体管，也必须更细小。底线：硅晶体管的尺寸达到其物理极限。硅器件是基于所谓的自顶向下的切割方法，因此要制成越来越小尺寸的硅变得越来越困难。但消费者同时要求手机变得更轻，更快，更小，更柔性，耐磨，可弯曲等，然而硅却是刚性的，你无法弯曲你的智能手机或电脑。这些物理极限推动了可以用来作为代替硅半导体的新材料的竞赛。

对于硅材料的需求推动了石墨烯的发现，这是一种单层石墨材料，其赢得了2010年诺贝尔物理学奖。自从那以来，科学家和工程师们开发了许多二维（2D）材料，只有一个或几个原子厚度的层状材料。其中一种这样的二维层状材料就是黑砷磷。现在，来自美国南加州大学维特比工程学院的研究团队，与来自德国慕尼黑工业大学，雷根斯堡大学，和美国耶鲁大学的研究人员合作，开发出一种新的不使用高压的方法来合成黑色砷。这种方法需要较少的能量而且更便宜，并且合成的材料具有一些令人难以置信的新属性。

这项发现由南加州大学维特比工程学院的该论文的第一作者，博士后Bilu Liu所开发；研究生Ahamad Abbas；助理教授Han Wang；研究生RohanDhall；副教授Stephen B. Cronin；研究助理MingyuanGe；研究生Xin Fang；和来自电气工程系的Chongwu Zhou教授都是该研究的合作者，他们共同发布了文章：“黑砷磷：层状各向异性红外半导体用高度可调的组成和性能。”文章发表在2015年6月25日的《Advanced Materials 》杂志上。

令研究人员最兴奋是调整这些材料的电子和光学性质，迄今为止任何其他的二维材料都无法取得这样范围内的能力。这包括，由于其能带很小，而可以操纵“材料合成过程中的材料化学组成”以感测长波长的红外（LWIR）波的能力。 LWIR的这个特定电磁光谱范围具有广泛的应用，如激光雷达（光雷达）系统，基本上是因为LWIR波是在地球大气中是高度透明的。这一波长范围也在军事上对士兵有很多应用，例如士兵所需要的红外热成像技术和灵活的夜视眼镜。这些新层状半导体另一个有趣的方面是，它们的各向异性电子和光学性质，这意味着该材料在同一平面上沿x和y方向具有不同的特性。研究人员认为，这些标志着从现有的材料和设备的改进，并会引领独特的应用。

此外，研究人员预期它也可能引领监测环境的设备的重大提升。 “我们相信，这些材料是二维材料大家族里的重要成员，因为他们适合长波长的红外光范围，并提供任何其他现有的二维材料不能提供的性能，”该研究小组负责人Zhou说。

该论文的主要作者，Liu说：“由于这是相当新的材料，我们预计有很多令人兴奋的基础物理研究，以及工程类工作要做。例如单层黑砷磷的真正光学和电学性能是怎样的？”

 

新材料在线编译整理——翻译：Gary      校正：摩天轮