丁古巧小組發現新型二維半導體量子材料

本報訊中科院上海微系統與資訊技術所研究員丁古巧課題組獨立發現新型碳基二維半導體材料C3N， 相關研究成果日前線上發表于《先進材料》。

近年來以石墨烯為代表的二維新材料廣受關注， 嘗試使用二維半導體材料替代傳統矽材料已成為最重要的科技前沿之一， 但由於石墨烯沒有本征帶隙， 且現有打開帶隙的技術途徑存在不足， 石墨烯替代矽顯得極為困難， 因而探索新型二維半導體材料， 特別是碳基材料， 依然任重道遠。

研究人員使用2， 3—二氨基吩嗪小分子為前驅體， 水熱合成實現了二維新材料C3N的製備。

該材料為一種由碳、氮原子在平面內有序排列而構成的類似石墨烯的二維蜂窩狀有序結構， 是一種新型間接帶隙半導體， 本征帶隙為0.39eV， 帶隙可以通過納米尺寸效應進行調控， 理論計算和實驗結果一致。 基於單層C3N薄膜的FET器件開關比可以高達5.5×1010。 通過調控C3N量子點的尺寸， 可以實現約400~900 nm的光致發光。 “該材料可以通過氫化實現空穴注入， 並在96K溫度以下產生鐵磁長程式。 ”丁古巧表示， 帶隙的存在彌補了石墨烯沒有本征帶隙的缺憾， 氫化載流子注入為調控該材料的電學特性提供了新的手段。

《中國科學報》 (2017-03-12 第3版 綜合)