Graphitic Carbon Nitride-based Thin Films as New Functional Materials

石墨氮化碳基薄膜作为新型功能材料

基本信息

  • 批准号:
    22KJ0959
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2023-03-08 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Graphitic carbon nitride (GCN) is a substance of great interest because it is composed only of carbon and nitrogen and shows a high photocatalytic activity for the splitting of water. So far, GCN materials have been obtained as powders and utilized for these purposes. If GCN materials are available in film form, what benefits one can obtain? The answer is clear considering that the science and technology of conductive polymers would not have emerged if polyacetylene was available only in the powdery form. Although films have many advantages, research on GCN films is still in the early stages. In 2016, our group reported that self-supporting GCN film samples could be obtained by vapor deposition polymerization. The GCN film showed actuation behaviors in the presence of water vapor. To tune the energy band gap of GCN films by incorporating boron, our group has developed a doping strategy for semiconductors. However, we only obtained materials with energy band gaps larger than 2.7 eV, which are insulators. To utilize visible light or sunlight, a material with a smaller energy band gap is necessary. Here I present the synthesis of carbon hybridized GCN (GCN-C) films via a two-zone chemical vapor deposition (CVD) method. The resulting GCN-C films exhibit outstanding mechanical properties, broad optical absorption, high electrical conductivity, and high on/off ratio photodetectors, making them promising materials for electronic applications. These findings represent a significant advancement in the field of GCN thin films as electronic materials.
石墨氮化碳(GCN)是一种备受关注的物质,因为它仅由碳和氮组成,并且对水分解表现出很高的光催化活性。到目前为止,GCN 材料已以粉末形式获得并用于这些目的。如果 GCN 材料以薄膜形式提供,可以获得什么好处?考虑到如果聚乙炔仅以粉末形式存在,导电聚合物的科学和技术就不会出现,答案是显而易见的。尽管薄膜有很多优点,但 GCN 薄膜的研究仍处于早期阶段。 2016年,我们课题组报道可以通过气相沉积聚合获得自支撑GCN薄膜样品。 GCN 薄膜在水蒸气存在下表现出驱动行为。为了通过掺入硼来调节 GCN 薄膜的能带隙,我们的团队开发了一种半导体掺杂策略。然而,我们只获得了能带隙大于2.7 eV的材料,这是绝缘体。为了利用可见光或太阳光,需要具有较小能带隙的材料。在这里,我介绍了通过两区化学气相沉积 (CVD) 方法合成碳杂化 GCN (GCN-C) 薄膜。由此产生的 GCN-C 薄膜表现出出色的机械性能、广泛的光吸收、高电导率和高开/关比光电探测器,使其成为电子应用的有前途的材料。这些发现代表了 GCN 薄膜作为电子材料领域的重大进步。

项目成果

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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Carbon-doped Graphitic Carbon Nitride Films for Optical and Electrical Applications.
用于光学和电气应用的碳掺杂石墨氮化碳薄膜。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wu Niannian; Nobuhiko Mitoma; Takuzo Aida
  • 通讯作者:
    Takuzo Aida
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