中科院上海微系统所发现新型二维半导体量子材料

中科院上海微系统所发现新型二维半导体量子材料

中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究人员发现了新型碳基二维半导体材料C3N。

研究人员采用2, 3-二氨基吩嗪小分子，通过水热合成方法成功实现了该单层二维新材料的制备。该材料是一种由碳和氮原子构成的类似石墨烯的蜂窝状无孔有序结构，是一种新型间接带隙半导体，本征带隙为0.39eV，带隙可以通过纳米尺寸效应进行调控，理论计算和实验结果一致。基于单层C3N薄膜的FET（场效应晶体管）器件开关比可达5.5×1010，载流子迁移率可达220cm2V-1s-1；通过调控C3N量子点的尺寸，可以实现波长为400nm～900nm的光致发光。值得注意的是，该材料可以通过氢化实现空穴注入，并在96K温度以下产生铁磁长程序。带隙的存在弥补了石墨烯没有本征带隙的缺点，氢化载流子的注入为调控该材料的电学特性提供了新的手段，铁磁性预示着该材料体系具有丰富的物理内涵。

该项研究为碳基二维材料家族增添了新成员，为探索基于该二维新材料的新特性和新器件奠定了基础。 (新 华)