蜂窝二维共价有机框架

狄拉克锥夹笼目带

一种具有对映体笼目能带夹狄拉克锥、经硼氮取代可调出磁性或窄带吸收的二维共价有机框架，适合多功能光电子与波长选择器件。

Jinming, Dong · 杨磊 · Gao, Quan · Xiyang, Zhai · Zhen, Cheng · 李冬梅 · Liu, Desheng · Bin, Cui

Physica B: Condensed Matter 2025

具体参数

光吸收范围

{'zh': '1–4', 'en': '1–4'} eV

带隙

{'zh': '1.5', 'en': '1.5'} eV

磁化强度

{'zh': '0.857', 'en': '0.857'} μB/hole

自旋劈裂

{'zh': '115', 'en': '115'} meV

吸收峰强度

{'zh': '250,000', 'en': '250,000'} cm⁻¹

技术优势

原子取代即调带隙

将母体中的碳原子替换为硼或氮，即可打开约1.5 eV的带隙，从金属性转变为半导体。

掺杂即生磁性

B取代体系空穴掺杂后每个空穴贡献0.857 μB磁矩，并产生115 meV自旋劈裂；N取代体系电子掺杂后亦有类似结果。

窄带尖锐吸收峰

B/N衍生物在1.8 eV和2.2 eV处出现强度约250,000 cm⁻¹的尖锐吸收峰，与母体的宽谱吸收形成鲜明对比，更适合波长选择器件。

应用场景

• 多功能光电子器件：在同一材料平台内实现宽谱/窄带吸收与磁性切换，减少多材料集成复杂度。
• 有机发光二极管：窄带尖锐吸收特性可用于波长选择发光层或滤光结构。
• 二维材料：提供具有狄拉克锥和笼目带的二维COF新成员，丰富二维材料电子结构库。
• 磁性材料：通过化学掺杂即可诱导磁序，无需引入过渡金属原子。