Нитрид углерода, выращенный в двухмерный полупроводник

Берлинские исследователи создали двухмерный полупроводник с необычным свойством – его проводимость лучше (в 65 раз) перпендикулярно плоскостям, чем вдоль его плоскостей – в противоположность графену.

2D TGCN-C.Merschjann-Helmholtz-Zentrum-Berlin
Назвали его графитовым нитридом углерода на основе триазина (TGCN). Создавшие его специалисты из университета Гумбольта и Гельмгольц-Центр Берлин, считают что он должен отлично подойти для применения в оптоэлектронике, поскольку его запрещенная зона составляет 1,7 эВ.

Его атомы углерода и азота образуют гексагональные соты, похожие на графеновые, и могут выращиваться на кварцевой подложке в виде коричневой пленки.

Физик Берлинского Гельмгольц-Центра доктор Кристоф Мершянн обнаружил перенос носителей заряда в материале с помощью измерений поглощения в диапазоне времени от фемтосекунд до наносекунд.

“Носители заряда не выходят из шестиугольных сот триазина горизонтально, а вместо этого перемещаются по диагонали к следующему шестиугольнику триазина в соседней плоскости”, – сказал он. “Они движутся по трубчатым каналам через кристаллическую структуру”.

Однако, этот механизм, недостаточен, для подтверждения столь высокой проводимости, и в настоящее время проводятся дополнительные эксперименты. Тем не менее, команда разработала модель поведения переноса заряда, основанную на наблюдаемой динамике носителей заряда и моделировании случайного блуждания.

“Наши комбинированные методы открывают путь к переносу собственного заряда в зависящем от направления слоистом полупроводнике для применений в полевых транзисторах и датчиках”, – говорится в докладе, опубликованном в журнале Angewandte Chemie “Направленный перенос заряда в слоистом двумерном графитовом нитриде углерода на основе триазина”, в котором описывается эта работа.

В журнале размещена только краткая выдержка этого документа, однако, дополнительная информация вполне доступна, и содержит таблицу, сравнивающую характеристики многих двухмерных материалов, включая графен и TGCN.

Исходя из таблицы, характеристики TGCN следующие:

проводимость в плоскости 1.6×10-6 S/m

внеплоскостная проводимость 1.0×10-4 S/m

подвижность 0,8-2,4 S/m

запрещенная зона 1,4-2,0 eV

Между тем, проводимость графена составляет 102-103 S/m, а подвижность выше 15000 S/m.