新研究打开了石墨烯带隙

时间：2021-09-16 17:25:02 来源：

这是在钾（K）存在下通过四氯化碳（CCl4）三溴化硼（BBr3）和氮（N2）之间的溶剂热反应形成BCN-石墨烯的示意图。反应后高压釜的照片，显示了BCN-石墨烯（黑色）和卤化钾（KCl和KBr，白色）的形成。

UNIST的研究人员开发了一种批量生产硼/氮共掺杂石墨烯纳米片的方法，为将来在电子设备中使用打开了大门。

蔚山国立科学技术学院（UNIST）宣布了一种用于批量生产硼/氮共掺杂石墨烯纳米片的方法，该方法导致了具有半导体性质的基于石墨烯的场效应晶体管（FET）的制造。这为电子设备的实际使用开辟了机会。

Jong-Beom Baek教授领导的蔚山国立科学技术研究院（UNIST）研究小组发现了一种通过简单的溶剂热反应即可批量生产硼/氮共掺杂石墨烯纳米血小板（BCN-石墨烯）的有效方法。在钾存在下的BBr3 / CCl4 / N2。这项工作以VIP（“非常重要的论文”）的身份发表在“ Angewandte Chemie国际版”上。

自2004年通过实验发现石墨烯以来，石墨烯因其出色的特性（例如高比表面积，良好的导热性和导电性以及更多特性）而成为了广泛应用研究的焦点。

但是，它的致命弱点是半导体应用的带隙逐渐消失。结果，它不适合逻辑应用，因为无法关闭设备。因此，如果要在电子设备中使用石墨烯，则必须对其进行改性以产生带隙。

这是在钾（K）存在下通过四氯化碳（CCl4）三溴化硼（BBr3）和氮（N2）之间的溶剂热反应形成BCN-石墨烯的示意图。

已经开发了制造基于石墨烯的场效应晶体管（FET）的各种方法，包括掺杂石墨烯，定制石墨烯状的纳米带以及使用氮化硼作为载体。在控制石墨烯的带隙的方法中，就工业规模的可行性而言，掺杂方法显示出最大的希望。

尽管世界领先的研究人员已尝试将硼添加到石墨结构中以打开其在半导体应用中的带隙，但迄今尚未取得任何显著成就。由于硼的原子尺寸（85微米）比碳的原子尺寸（77微米）大，因此难以将硼容纳在石墨网络结构中。

由韩国领先的大学UNIST的研究小组开发的一项新的合成方案表明，只有在用三溴化硼（BBr3）和氮气（N2）气体处理四氯化碳（CCl4）时，硼/氮共掺杂才是可行的。

为了帮助硼掺杂到石墨烯结构中，研究小组使用了氮（70 pm），氮比碳和硼小。这个想法很简单，但是结果令人惊讶。将两个氮原子和两个硼原子配对可以补偿原子尺寸的不匹配。因此，可以容易地将硼和氮对引入石墨网络。所得的BCN石墨烯会产生FET的带隙。

“尽管FET的性能不在商用硅基半导体的范围内，但这项主动工作应证明是一个新概念的证明，是研究带隙开放的石墨烯的巨大飞跃，” Jong-伯白

博士说：“我认为这项工作是考虑简单合成方法可行性的最大进步之一。”本文的第一作者，候选人Sun-Min Jung。

白教授解释了下一步：“现在，剩下的挑战是微调带隙，以提高实际设备应用的开/关电流比。”

出版物：Jung，S.-M .; Lee E.-K .； Shin D .；全，我。 Seo，J.-M .;郑慧Y； N.哦，J.-H .;白ek J.-B. “在氮气下通过CCl4 / BBr3的溶剂热反应直接合成BCN石墨烯”，Angewandte Chemie国际版2013，被接受为VIP论文。（在新闻）

图像：UNIST

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