Edge morphology induced rectifier diode effect in C3N nanoribbon

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出版日 2018-10-24
DOI 10.1039/C8CP05209C
インパクトファクター 3.676
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要旨

The two-dimensional material C3N has a honeycomb structure similar to graphene, but its heterogeneity of carbon and nitrogen elements makes it multifunctional. By performing a first-principles study, we find that edge morphology induces interesting electronic transport properties in step-like heterojunction devices composed of width-variable zigzag C3N nanoribbons. As long as the right part has an edge of all-carbon morphology, negative differential resistance and rectification effects will occur. If both edges are not of all-carbon morphology due to the presence of N atoms, a forward-conducting and reverse-blocking rectifier diode behavior will appear. These phenomena originate from the peculiar electronic structure of the zigzag C3N nanoribbons. The number of energy bands crossing the Fermi level gradually decreases from 2 to 0 as the number of all-carbon edges decreases, realizing a transition from metal to semiconductor. The band gap determines the cut-off region at low bias and the presence of an interface barrier causes the cut-off state to continue under high reverse bias. Diverse edge morphologies, simple cutting methods and rich electronic transport properties make C3N materials competitive in nanodevice applications.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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