新型有机半导体材料:可应用于光电子领域

                                          新型有机半导体材料:可应用于光电子领域


                                          导读 背景 一些有机材料可用于光电子学,如硅半导体。 无论是在有机电池,发光二极管还是晶体管中,重要的是带隙,即价带(束缚态)和导带(运动状态)之间的能级差。在光或电压的作用下,载流子将从价带转变为导带。这就是所有电子元件的工作原理。带隙在1到2电子伏特之间是理想的。 革新 最近,由柏林洪堡大学化学家Michael J. Bojdys博士领导的团队合成了一种属于碳氮化物族的新型有机半导体材料:三嗪基石墨相氮化碳(TGCN)。 技术 该材料仅由碳和氮原子组成,并且可以在石英衬底上生长为棕色膜。 碳和氮原子由类似于石墨烯(完全由碳原子组成)的六边形蜂窝结构组成。与石墨烯一样,TGCN的晶体结构是二维的。然而,对于石墨烯,平面导电性良好并且垂直导电性差。 TGCN正好相反:垂直电导率比平面电导率高约65倍。 TGCN的带隙为1.7 eV,因此是光电应用的理想选择。 随后,HZB物理学家Christoph Merschjann博士在JULiq激光实验室(HZB和柏林自由大学的联合实验室)使用飞秒到纳秒范围内的时间分辨吸收测量研究了TGCN样品的电荷传输特性。这些激光实验将“宏观理论模型”与“微观电荷传输模拟”联系起来。通过这种方法,他可以推断载体如何通过材料。 “它们不是水平留下三嗪的六边形蜂窝状结构,而是沿对角平面对角移动的下一个三嗪六边形。它们沿着管状通道穿过晶体结构。”这种机制也解释了为什么垂直于平面的电导率高于沿平面的电导率。 但是,这可能不足以解释65次的实际测量。 Merschjann补充说:“我们并不完全了解材料中的电荷传输特性,并希望进一步研究它。”在JULIq之后,万赛的ULLAS/HZB分析实验室为进一步的研究准备了新的实验。 值 “到目前为止,TGCN是替代普通无机半导体的最佳候选者,例如硅及其关键掺杂剂,其中一些很少见,”Bojdys说。 “我们在柏林洪堡大学团队开发的制造工艺,半导体TGCN平层是在绝缘石英基板上制造的,这有利于大规模和简化电子设备的生产。” 关键词 石墨烯,二维半导体,有机电子学 参考资料 [1] Yu Noda,Christoph Merschjann,JánTarábek,Patrick Amsalem,Norbert Koch,Michael J. Bojdys。层状二维三嗪基石墨碳氮化物中的定向电荷输运。 Angewandte Chemie International Edition,2019; DOI: 10.1002/anie .201902314 [2]https://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=20603;sprache=en;seitenid=1

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