丁古巧小组发现新型二维半导体量子材料

(记者黄鑫)中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员丁家桥独立发现了一种新的碳基二维半导体材料C3N。相关的研究结果最近发表在《高级材料》在线版上。

近年来，以石墨烯为代表的二维新材料引起了广泛关注。用二维半导体材料代替传统硅材料的尝试已经成为最重要的科学和技术前沿之一。然而，由于石墨烯中没有固有的带隙，并且现有的技术方法存在打开带隙的缺点，石墨烯很难替代硅。因此，探索新的二维半导体材料，特别是碳基材料还有很长的路要走。

研究人员使用2，3-二氨基吩嗪小分子作为前体，通过水热合成制备了一种新的二维材料C3N。该材料是由碳和氮原子在一个平面上有序排列形成的类似石墨烯的二维蜂窝状有序结构，是一种新型的间接带隙半导体，其本征带隙为0.39eV，可以通过纳米尺寸效应来调控带隙，理论计算和实验结果一致。基于单层C3N薄膜的场效应晶体管器件的开关比可高达5.5×1010。通过调整C3N量子点的尺寸，可以实现约400~900 nm的光致发光。"该材料可通过加氢实现空穴注入，并在96K温度下产生铁磁长程序."丁家桥说，带隙的存在弥补了石墨烯没有固有带隙的缺陷。氢化载体注射提供了一种调节材料电学性质的新方法。

《中国科学日报》(第三版综合版，2017年3月12日)