Solide de Nitrure de Carbone Doper au Phosphore : Conductivité Électrique Améliorée et Génération de Photocourant

En tant que nouveau type de semiconducteurs polymériques, le nitrure de carbone graphite (g-C(3)N(4)) et ses précurseurs incomplets sont stables jusqu'à 550 degrés C dans l'air et ont montré des applications photovoltaïques prometteuses. Cependant, pour des applications pratiques, leur efficacité, limitée par exemple par l'absorption de la bande interdite, nécessite des améliorations supplémentaires. Ici, nous rapportons une stratégie de "dopage structurel", dans laquelle des hétéroatomes de phosphore ont été dopés dans g-C(3)N(4) via des sites de carbone par polycondensation du mélange des précurseurs de nitrure de carbone et de la source de phosphore (spécifiquement à partir de liquide ionique d'hexafluorophosphate de 1-butyl-3-méthylimidazolium). La plupart des caractéristiques structurelles de g-C(3)N(4) ont été bien conservées après le dopage, mais les caractéristiques électroniques avaient été sérieusement altérées, ce qui a permis non seulement d'obtenir une conductivité (sombre) électrique bien meilleure allant jusqu'à 4 ordres de grandeur mais aussi une amélioration de la génération de photocourant par un facteur allant jusqu'à 5. En plus d'être des couches actives dans les cellules solaires, ces échafaudages et matériaux contenant du phosphore sont également intéressants pour les batteries polymériques ainsi que pour la catalyse et comme supports catalytiques.