Расшифрована атомная 2D-структура оксинитрида бора

С момента синтеза графена крайне интересной задачей современного материаловедения является получение нового двумерного материала с управляемыми свойствами.

Так, например, одна из перспективных идей заключалась в создании материала на основе графена (полуметалл) и гексагонального нитрида бора (диэлектрик). Однако такой подход встретил ряд препятствий на своем пути, одним из которых была термодинамическая нестабильность фазы h-BN внутри углеродной матрицы.

Успешной попыткой создания 2D-материала с управляемыми свойствами можно назвать синтез оксинитрида бора (BNO) — материала, который совмещает в себе начальную структуру (атомную и электронную) гексагонального нитрида бора и примесные атомы кислорода. Первые работы по синтезу BNO говорили о том, что атомы кислорода в таком материале находятся в положении замещения атомов азота.

Однако недавние исследования показали, что внедрение кислорода может изменять гексагональную кристаллическую структуру нитрида бора, что ведет к появлению новых электронных свойств этого материала. Результаты исследований новой двумерной структуры BNOимеют прикладное значение в нано- и оптоэлектронных устройствах, таких как преобразователи солнечной энергии и элементы гибкой электроники.

В ходе исследований было показано, что легирование кислородом приводит к образованию специфических двумерных материалов с более дефектной и менее плотной структурой. Это связано с тем, что расположение атомов кислорода с образованием эпоксидного мостика является энергетически выгодным положением при определенной концентрации по сравнению с позицией замещения. Это также привело к появлению локальных дипольных моментов, которые могут придать структуре необычные пьезоэлектрические свойства, иными словами, возрастает вероятность возникновения и усиления электрических импульсов при механическом воздействии.

 

Работа опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics (IF=3.676, DOI: https://doi.org/10.1039/D1CP03754D)

 

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ №21–73-10238 и гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых и по государственной поддержке ведущих научных школ Российской Федерации МК-3120.2021.1.2

 

https://www.rscf.ru/news/presidential-program/atomnaya-kristallicheskaya-struktura-oksinitrida-bora/

4 просмотра