Природный слоистый полупроводник, называемый чёрным фосфором, обладает свойствами, которые делают его весьма перспективным для использования в электронике, оптике и оптоэлектронике. Теория предсказывает, что определённые кристаллографические ориентации черного фосфора могут иметь высокую тепло- и низкую электропроводность, а другие — лучше передавать заряд, чем тепловую энергию. Однако экспериментально измерить угловую вариабельность этих свойств до сих пор было крайне сложно.

Недавно, группе учёных, возглавляемой сотрудниками Калифорнийского университета (UC Berkeley), удалось измерить анизотропные тепловые свойства в нанолентах черного фосфора. Они установили, что теплопроводность в нанополосках с зигзагообразным краем вдвое выше, чем в тех, что ориентированы вдоль другой кристаллографической оси и имеют границу в виде плоских «поручней» (arm chair). Также было замечено, что тепловые свойства зависят от размеров нанолент.

Об итогах исследования рассказывает статья в научном издании Nature Communications. Выдвинутая её авторами гипотеза объясняет наблюдаемую тепловую анизотропию различиями в дисперсии фононов и фонон-фононном рассеянии.

Ученые могут использовать такую ориентационную зависимость для управления генерированием тепла и его отводом от транзисторов. Более того, микрочип можно будет сразу изготовлять с оптимизированными для охлаждения кристаллами фосфора, а контролировать его работу другими кристаллами, ориентированными в направлении с наилучшей электропроводностью.