【前沿】二维磷表现出意想不到的超导行为

磷烯（Phosphorene）又称为黑磷烯或二维黑磷，是一种从黑磷剥离出来的有序磷原子构成的、单原子层的、有适当带隙和高迁移率的二维半导体材料。磷烯在场效应晶体管、光电子器件、自旋电子学、气体传感器以及太阳能电池等方面有着广阔的应用前景。根据来自曼切斯顿大学的研究表明，如果这种二维形式的磷富含电子，将可以制成超导体，表现出意想不到的超导行为。

Althoughnot flat, phosphorene has a similar structure to graphene. Black phosphorus is composed of layers of the material.

这项研究的领导者IrinaGrigorieva教授表示，这一发现与电子学和量子理论都密切相关。

磷烯作为一种原子级厚度的二维材料与石墨烯的结构十分相似，唯一不同的是构成磷烯的都是磷原子。磷烯与黑磷一样，都是磷的同素异形体。由于其具有的光学和电子性能，黑磷引起了学术界的广泛关注。

这项新研究旨在探究超导性的极限在何处，特别是单原子厚度的材料能否成为超导体。尽管在十年前就已经发现了这方面的相关证据，但直到现在还不清楚隔离层是否能够表现出这一性质。Grigorieva教授团队使用一种嵌入技术来达到丰富磷烯层间电子的目的。在此前的实验中经常运用这一方法使大批量材料产生超导电性。

这项技术涉及黑磷的磷烯涂层与不同的碱金属进行“掺杂”，“掺杂”之后更多的自由电子“贡献”给了磷烯单原子厚的层间。这一研究成果发表在Nature Communications，研究团队发现不管掺杂剂是锂、钾、铷、铯或钙，只要掺杂剂的外层电子可供使用，不同的掺杂剂都可以得到同样超导性能的磷烯超导体。

 “以前从来没有发现这一现象” Grigorieva教授表示，“在电子学领域和量子理论领域，这一发现对原子级厚度材料的开发有着十分重要的意义，尤其是在应用方面。”研究小组中负责实验工作的张博士补充道，石墨烯根据供电子体的不同表现出不同的性能，而磷烯表现出的性能真的出人意外。

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