Нитрид углерода — новый класс материалов органической электроники

Полимерный нитрид углерода считается одним из наиболее перспективных объектов современного квантового материаловедения. Внешне он выглядит как жёлтый порошок, а по химической структуре напоминает графит: группы нитрида углерода химически связаны в слои, между которыми действуют только слабые ван-дер-ваальсовы силы.

Свет способен порождать в таких материалах пары из электронов и дырок, однако попытки использовать полимерные нитриды углерода как эффективные фотокатализаторы гидролиза пока не привели к успеху из-за относительно низкой эффективности процесса.

Коллектив немецких исследователей под руководством профессора Ростокского университета, Стефана Лохбрюннера (Stefan Lochbrunner) обнародовал итоги первого детального исследования процессов, происходящих в нитриде углерода при фотоиндуцированном разделении зарядов.

Используя такие методы, как фемтосекундная спектроскопия, ученые смогли осуществить первые количественные измерения мобильности и времени жизни носителей зарядов. Как оказалось, нитриды углерода имеют сопоставимые с традиционными органическими полупроводниками показатели мобильности. Кроме того, носители зарядов в них характеризуются долгим временем жизни до рекомбинации.

Интересным открытием стало и то, что заряды транспортируются, в основном, только в одном измерении, перпендикулярно графитоподобным слоям. «Нитридам углерода не приходится опасаться конкуренции со стороны привычных органических полупроводниковых материалов, — утверждают авторы публикации в журнале Advanced Materials. — Напротив, используя их свойство одномерного полупроводника можно создавать органические оптоэлектронные компоненты принципиально нового типа».

Особый интерес, по мнению ученых, представляет выращивание таких полимеров на графеновой основе: это позволит комбинировать преимущественно перпендикулярную проводимость первых с высокой плоскостной проводимостью второго.

Полимерные нитриды углерода дешевы в получении и нетоксичны, а кроме того они имеют высокую химическую стабильность. Состоящие из них электронные устройства могут работать в неприемлемых для сегодняшней органической электроники условиях при температурах до 500 °C.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI