(Phys.org) —Le graphène est considéré comme un candidat de choix pour une nouvelle génération d'électronique sans silicium depuis la découverte de cette forme bidimensionnelle de carbone. Cependant, le graphène n'est pas un semi-conducteur. Dans la revue Angewandte Chemie , une équipe internationale de chercheurs vient d'introduire un nitrure de carbone, un analogue structurel du graphène composé de carbone et d'azote qui semble présenter des propriétés semi-conductrices.
Avec un planaire, hexagonal, structure en nid d'abeille et électrons en mouvement libre, le graphène est, en principe, rien de plus qu'une couche de graphite à un seul atome. D'un point de vue électronique, c'est une substance très intéressante - mais il manque la bande interdite électronique typique qui en ferait un semi-conducteur. Cette bande interdite est la différence d'énergie entre la bande de valence et la bande de conduction des électrons. Pour être efficace, cet écart ne doit pas être trop grand, de sorte qu'il permet aux électrons de passer facilement de la bande de valence à la bande de conduction lorsqu'ils sont excités. Diverses méthodes ont déjà été utilisées pour fournir au graphène une telle bande interdite. Une idée alternative est de fabriquer un "nitrure de carbone graphitique", un matériau composé de carbone et d'azote, qui devrait avoir des propriétés très similaires au graphène. Une équipe de chercheurs de l'Université de Liverpool (Royaume-Uni), l'Université d'Ulm (Allemagne), l'Université Humboldt de Berlin (Allemagne), l'Université Aalto (Finlande), University College London (Royaume-Uni), et le Max Planck Institute of Colloids and Interfaces à Potsdam (Allemagne) a maintenant été en mesure de fabriquer un tel matériau pour la première fois.
Microscopie électronique à transmission et microscopie à force de balayage, ainsi que des examens cristallographiques aux rayons X ont prouvé que les films cristallins minces sont à base de triazine, nitrure de carbone graphitique (TGCN). Les triazines sont des cycles à six chaînons contenant trois atomes de carbone et trois atomes d'azote. Le nouveau matériau se compose de tels anneaux de triazine, avec des atomes d'azote supplémentaires reliant les cycles en groupes de trois pour former une couche bidimensionnelle. L'équipe dirigée par Andrew I. Cooper et Michael J. Bojdys estime que ces couches ne sont pas entièrement planes, mais sont plutôt légèrement ondulés.
Le TGCN a ainsi une structure similaire à celle du graphite, cependant, comme espéré, c'est un semi-conducteur. Les films produits étaient constitués de trois à plusieurs centaines de couches d'atomes avec une bande interdite directe comprise entre 1,6 et 2,0 eV. Pendant le processus de fabrication, les couches de TGCN sont préférentiellement déposées sur des substrats. La cristallisation du TGCN à la surface du quartz isolant offre un potentiel d'applications pertinentes dans la pratique. Cela peut être une étape sur la voie de l'ère post-silicium de l'électronique.
