中科院上海微系统所制备出六方氮化硼单晶畴

1月25日中科院上海微系统所消息，该所卢光远和吴天如等科研人员采用化学气相沉积(CVD)方法，成功在铜镍合金衬底上制备出单层高质量六方氮化硼(h-BN)单晶畴，单晶面积较之前文献报道高出约两个数量级。专家认为，该项研究进展为研发晶圆级h-BN、h-BN/石墨烯异质结和超结构奠定了重要实验基础。相关研究成果发表于《自然?通讯》期刊上。

 

h-BN俗称白石墨，其晶体结构和石墨相同，由于具有表面平整、无悬挂键、化学稳定性好和介电特性好等特点，可用作石墨烯的高性能衬底，也可以和石墨烯形成异质结和超结构，在基础研究和器件探索方面具有重要应用潜力，是二维材料研究领域的重要热点。而CVD方法是规模化制备h-BN的主要技术途径，常用催化剂为铜、镍和铂等金属。由于形核密度高，先前报道的h-BN单晶尺寸普遍较小。

 

该科研团队发现在铜衬底中固溶一定比例的镍，可大幅度降低h-BN的成核密度，通过研究h-BN在合金衬底上的稳定性以及优化生长工艺参数，成功制备出达7500 μm2的高质量单层h-BN单晶畴。同时研究还验证了单层和多层h-BN对屏蔽SiO2衬底影响，提高石墨烯载流子迁移率的作用。专家认为，h-BN的优异特性还有望用于超导器件噪声机理的研究。