今日Science:白石墨烯里程碑,晶片级单晶hBN膜横空出世!


来源:材料牛

[导读]  今日,来自韩国成均馆大学的Young Hee Le,东国大学的Ki Kang Kim以及KIST研究院的Soo Min Kim(共同通讯)联合在Science上发表文章,题为“Wafer-scale single-crystal hexagonal boron nitride film via self-collimated grain formation”。作者报道了一种通过化学气相沉积合成晶片级单晶hBN (SC-hBN)单层膜的方法。

中国粉体网讯  今日,来自韩国成均馆大学的Young Hee Le,东国大学的Ki Kang Kim以及KIST研究院的Soo Min Kim(共同通讯)联合在Science上发表文章,题为“Wafer-scale single-crystal hexagonal boron nitride film via self-collimated grain formation”。作者报道了一种通过化学气相沉积合成晶片级单晶hBN (SC-hBN)单层膜的方法。硼(B)和氮(N)原子在液态金中的有限溶解度促进了高温下原子在液体表面的高度扩散,从而产生圆形hBN颗粒。这些晶粒通过晶粒间静电相互作用所形成的B和N边的自准直进一步演化为紧密排列的密堆积晶粒,最终在晶圆尺度上形成SC-hBN薄膜。这种SC-HBn膜还能够合成晶片级石墨烯/ hBN质结构和单晶二硫化钨。


六方氮化硼(hBN)被称为白色石墨烯,由交替的六边形B原子和N原子组成的原子级平面层组成,它们通过层间范德华相互作用结合在一起。与石墨烯极佳的导电性不同的是,hNB具有极其优异的绝缘性能,这使得其在各种基础科学和技术领域发挥重要作用,例如,作为电荷波动、接触电阻、栅极电介质、钝化层和原子隧穿层。尽管微米尺寸的多晶hBN已经实现并被用于基础研究,但晶片级单晶hBN (SC-hBN)薄膜还不能用于实际应用。合成SC-hBN膜的一种方法是从随机取向的三角形颗粒开始,并最终将它们合并以形成多晶hBN (PC-hBN)膜。然而,随机取向的hBN晶粒之间的晶界不可避免地产生PC-hBN膜,并且在PC-hBN中大量的晶界导致电荷散射,位点捕获,阻碍了高性能电子器件的发展。因此,期望科研人员获得SC-hBN膜的替代方案。


【图文导读】


图1. 单晶hBN膜的合成




图2. SC-hBN 膜的原子结构



图3. SC-Gr/hBN 异质结和单晶WS2膜的垂直生长



图4. 晶片级SC-hBN film膜的防铜氧化和水蒸气阻隔保护层应用




【总结】


总之,作者采用能够自调节的圆形hBN晶粒之间的自准直的方法合成了无晶界的SC-hBN膜。关键步骤是圆形hBN颗粒在液态Au衬底上发生旋转,由每个颗粒周围的B原子和N原子之间的吸引静电相互作用调节,最终导致hBN膜在晶片上的单晶生长。SC-hBN膜是石墨烯/hBN异质结构和WS2膜在晶片规模上单晶生长的有前景的衬底。作者合成SC-hBN薄膜的策略为其他2D材料及其异质结构在晶片上的单晶生长开辟了新的道路。


文献链接:Wafer-scale single-crystal hexagonal boron nitride film via self-collimated grain formation, (Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aau2132)


(中国粉体网编辑整理/青禾)

推荐7
相关新闻:
网友评论:
0条评论/0人参与 网友评论

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:中国粉体网"的所有作品,版权均属于中国粉体网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:中国粉体网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

粉体大数据研究
  • 即时排行
  • 周排行
  • 月度排行
图片新闻