ترانزیستور با فسفر سیاه (Black Phosphorus Transistor)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع ترانزیستورها (Transistor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ترانزیستور با فسفر سیاه (Black Phosphorus Transistor) :
ترانزیستور با فسفر سیاه (Black Phosphorus Transistor) از فسفر سیاه (BP) به عنوان ماده کانال استفاده می کند. فسفر سیاه یک ماده دوبعدی لایه ای (با ساختاری شبیه کاغذ تاشده) است که دارای گاف انرژی وابسته به تعداد لایه ها (از ۰.۳ eV در توده تا ۲ eV در تک لایه) و تحرک حامل بالا (تا ۱۰۰۰
\[ cm^2/V\cdot s \]) می باشد. ویژگی منحصر به فرد آن، رسانندگی دوقطبی (هم الکترون و هم حفره با تحرک خوب) است که امکان ساخت ترانزیستورهای نوع N و P با یک ماده را فراهم می کند.
ترانزیستورهای BPFET معمولا با لایه های نازک چندلایه فسفر سیاه (۵-۱۵ نانومتر ضخامت) ساخته می شوند که روی زیرلایه ای مانند SiO2/Si قرار گرفته و با الکترودهای فلزی (مانند Ti/Au) تماس داده می شوند. گیت از پشت (Back Gate) یا بالا (Top Gate) استفاده می شود. به دلیل گاف انرژی مناسب و تحرک خوب، BPFETها می توانند نسبت
\[ I_{on}/I_{off} \]بالا (تا ۱۰^۵) و عملکرد فرکانس بالایی داشته باشند.
\[ E_g \ (تک لایه) \approx 2\,\text{eV} \quad , \quad \mu \approx 300\text{–}1000\,\text{cm}^2/V\cdot s \]مزایای فسفر سیاه: گاف قابل تنظیم، تحرک بالا، و امکان هدایت دوقطبی. معایب: ناپایداری در برابر هوا (اکسیداسیون سریع)، نیاز به محافظت (مانند لایه hBN یا Al2O3) و چالش های سنتز (فسفر سیاه به روش های خاصی مانند کریستال سازی از فسفر سفید یا روش های لایه برداری تهیه می شود).
کاربردهای بالقوه: ترانزیستورهای فرکانس بالا، آشکارسازهای نوری فروسرخ (به دلیل گاف کوچک)، و اپتوالکترونیک. تحقیقات بر روی پایدارسازی و بهبود کیفیت ادامه دارد.
