最近，加拿大麥基爾大學(McGill University)與蒙特利爾大學(Universite de Montreal)的研究人員們宣稱，2D單層的黑磷——磷烯(phosphorene)，能夠展現優于石墨烯以及矽的純粹電路電子特性。
麥基爾大學教授Guillaume Gervais、蒙特利爾大學教授Richard Martel也參與了這項研究。該研究中的磁場實驗是在佛羅里達州的國家高磁場實驗室進行;該實驗室由美國國家科學基金會(NSF)、佛羅里達州以及美國能源部(DoE)共同贊助支持。
2D導電材料的優點在于能在室溫下實現趨近超導速度，加上極其適用于延伸ITRS開發藍圖——未來將需要原子級單層延續摩爾定律(Moore‘s Law)進展。遺憾的是，任何材料的原子單層都十分易碎，因而必須找到能夠沈積多層而且是2D形式的導電材料。
新材料磷烯電子特性優于石墨烯
“我們的研究顯示可以誘導電子在多個2D形式的黑磷原子層中移動，”麥基爾大學教授Thomas Szkopek解釋，“就純科學的理由來看，我們仍然不知道電子如何在有限的2D中移動的細節;而在技術方面，這是因為電子元件在電子受限于2D時所展現的功能更好。”
在室溫下，磷烯的電子遷移率已經被測定可達到矽(2700cm2??/Vs)的2倍，而在冷卻時(3900cm2/Vs)更高達將近3倍，預計在針對相容基板與電極最佳化后，還可達到更高的電子遷移率。其缺點是黑磷單層一直表現得不夠穩定，除非能夠隔離于正常大氣環境的保護之中。不過，麥基爾大學的研究人員們認為這并不算是太嚴重的問題，因為他們已經發現2D電子在黑磷中移動時甚至可穿透多層導電材料。
“大家都知道黑磷的穩定度不足，除非采取隔離于環境的預防保護措施。再者，黑磷單層越薄，就越不穩定。”Szkopek指出，“但根據我們的觀察，其實并不需要在黑磷單原子層看到2D的電子運動，這對于未來的黑磷元件開發具有重要的實質意義。”
為了證明這個觀點，研究人員們將黑磷制造成量子阱場效應電晶體(FET)裸晶，它能夠以超過100，000的電流定值輕松地導通與斷開。即使這種材料采用多層制造，研究人員們也能利用磁致傳輸測量展現2D載體。此外，研究人員們還預測這種磷烯FET能夠以極低電壓作業，實現低功耗作業。
未來，研究人員將以最佳的磷烯層數與最佳介電質進行實驗，期望能制造出磷烯FET與最佳金屬觸點。除了最佳化，研究人員們并計劃研究如何在晶圓廠中大規模制造這種材料的方法。
