资讯丨有机电子材料的新宠—氮化碳聚合物

Merschjann研究小组目前探究出，氮化碳聚合物中的载流子总是垂直于片材传导。光产生一个电子空穴对，与此同时在某些条件下电子和空穴相遇(形成单线态激子)并发光(荧光)。

氮化碳聚合物是一种有着奇特光电特性的有机材料。作为一种廉价的光催化剂，它可以用来促进光解水。目前有一公司首次探究出在这类材料中光是如何产生载流子的，并且对电荷迁移及寿命作了详细地说明。他们在研究中发现了这种材料的惊奇特性，这种特性有着全新的应用前景，例如能与石墨烯协同作用。

氮化碳聚合物是由有机化合物合成的一种有无数纳米晶体的黄色粉末。它们的晶体结构类似于石墨，因为从化学分析来看氮化碳基团仅仅有层约束，而且层与层之间只是靠微弱的范德华力结合。人们很早就发现，光能在这类材料中产生电子空穴对。因此，氮化碳聚合物早就作为太阳光水解的低成本光催化剂。然而，其催化效率迄今仍然较低。

光产生载流子

目前，由Christoph Merschjann博士(柏林亥姆霍兹研究所和柏林自由大学)及Stefan Lochbrunner 教授(罗斯托克大学)领导的研究小组首次精确地探测出了光感应电荷分离发生的过程。“最有趣的是在这一过程中电荷基本上仅沿一个垂直于类石墨层的方向传输，” Merschjann解释道。光产生电子空穴对后往相反方向迁移。用飞秒光谱学以及其他时域光谱技术，研究人员能够实现对电荷迁移率和寿命的定量测量。结果显示，该类材料的电荷迁移率值类似于传统有机半导体材料。此外，载流子在重新结合前存在时间更长。

新型有机电子材料

氮化碳聚合物不仅无毒、成本低，同时还非常耐用。这得益于它们的化学性质非常稳定，而且能承受高达约500℃的温度。因此由这些化合物组成的组件可用在一些现在相对恶劣的有机电子环境中。 Merschjann发现了在结构有序的基底上培养这些化合物的前景，例如石墨烯最近特别引人关注，这是因为石墨烯具有非常高的面内导电率，而氮化碳主要垂直于片材导电。

“碳氮化物不必害怕与以往的有机半导体材料竞争。与此相反，我们可以利用其一维电导性来制造出一种全新的全有机光电器件，”Merschjann说道。而他目前正在柏林自由大学开展一个由DFG资助的载流子直接测量的研究项目。（来源：高新网）