上海微系统所发现新型二维半导体量子质料C3N

　　中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功效质料国家重点实验室丁古巧课题组自力发现新型碳基二维半导体质料C3N，相关研究论文C3N-a 2-Dimensional crystalline, hole-free, tunable-narrow-bandgap semiconductor with ferromagnetic properties 于2月28日在国际学术刊物《先进质料》在线揭晓(Siwei Yang, et al, Adv. Mater., 2017, DOI:1010.1002/adma.201605625)。

　　课题组博士研究生杨头脑等使用2,3-二氨基吩嗪小分子水热合成方式乐成实现了该单层二维新质料的制备。该质料为一种由碳和氮原子组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0.39 eV，带隙可以通过纳米尺寸效应举行调控，理论盘算和实验效果一致。基于单层C3N薄膜的FET器件开关比可以高达5.5×1010，载流子迁移率可达220 cm2V-1s-1。通过调控C3N量子点的尺寸，可以实现约400-900 nm的光致发光。值得注意的是该质料可以通过氢化实现空穴注入，并在96 K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证带隙的缺憾，氢化载流子注入为调控该质料的电学特征提供了新的手段，铁磁性预示该质料系统具有厚实的物理内在。该项发现为碳基二维质料家族增添了新成员，为探索基于该二维新质料的新物理和新器件奠基了基础。

　　这项研究始于2013年。2014年1月，实验室乐成制备了该新质料，并完成相关的理论剖析和质料基本特征的表征。投稿过程中经由频频讨论，多次弥补实验效果以及论文修改完善，最终被《先进质料》杂志吸收揭晓。