Exfoliación de cristales a granel: Un método para obtener fósforo plano es mediante la exfoliación de cristales de fósforo negro a granel. Esto implica procesos mecánicos o químicos para dividir los cristales en masa en capas individuales. Se puede emplear la exfoliación micromecánica, utilizando cinta adhesiva u otros materiales adhesivos, para despegar capas delgadas de fósforo negro. La exfoliación en fase líquida, donde los cristales en masa se dispersan en un disolvente adecuado y se someten a ultrasonidos o fuerzas de corte, también se puede utilizar para producir fosforeno de pocas capas.
Deposición química de vapor (CVD): La CVD es una técnica ampliamente utilizada para el crecimiento de fósforo plano. En este método, se introduce en una cámara calentada un gas precursor que contiene fósforo, como tricloruro de fósforo (PCl3) o pentacloruro de fósforo (PCl5). El gas precursor reacciona con un catalizador metálico, normalmente oro o cobre, para formar átomos de fósforo. Estos átomos luego cristalizan en la superficie del sustrato, formando capas planas de fósforo. El proceso de crecimiento se puede controlar ajustando la temperatura, la presión y los caudales de gas para obtener fosforeno de alta calidad.
Epitaxia de haz molecular (MBE): MBE es otra técnica de crecimiento utilizada para la fabricación de fósforo plano. En MBE, los átomos de fósforo se depositan sobre un sustrato calentado en un ambiente de alto vacío. Los átomos de fósforo se evaporan desde una fuente, como una celda de efusión de fósforo, y se dirigen hacia el sustrato. La temperatura del sustrato y la velocidad de deposición se controlan cuidadosamente para promover la formación de capas planas de fósforo. MBE permite un control preciso sobre el proceso de crecimiento y las propiedades del fosforeno resultante.
Síntesis basada en soluciones: Se han desarrollado métodos basados en soluciones para sintetizar fósforo plano directamente a partir de precursores de soluciones. Estos métodos suelen implicar la reacción de compuestos que contienen fósforo en un disolvente, seguida del autoensamblaje de átomos de fósforo en estructuras planas. Un enfoque es la reducción de haluros de fósforo, como PCl3 o PBr3, en presencia de agentes reductores adecuados. Otra estrategia es la síntesis hidrotermal, donde los precursores de fósforo se calientan en un recipiente cerrado con agua a altas temperaturas y presiones. La síntesis basada en soluciones ofrece el potencial de una producción escalable de fósforo plano.
El mecanismo de crecimiento del fósforo plano puede influir en sus propiedades y rendimiento. Factores como el material del sustrato, la temperatura de crecimiento y la composición del precursor pueden afectar la estructura cristalina, las propiedades electrónicas y la morfología de las capas de fosforeno. Los investigadores exploran y perfeccionan continuamente estas técnicas de crecimiento para lograr fósforo plano de alta calidad con las propiedades deseadas para diversas aplicaciones, como en electrónica, optoelectrónica y almacenamiento de energía.
