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中外研發(fā)100平方厘米二維氮化硼單晶
信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2019-05-29 13:28:13 | 瀏覽量:932520
5月23日,記者了解到,北京大學(xué)劉開輝研究員聯(lián)合中科院物理所白雪冬研究員、韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所(Institute for Basic Science, Ulsan)丁峰以及蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Zhu-Jun Wang(共同通訊作者)等人報(bào)道了在銅箔表面成功外延生長尺寸高達(dá)100cm2的單晶hBN單層的文章。以往…
在這項(xiàng)工作中,研究人員首先對工業(yè)銅箔進(jìn)行退火處理,得到了具有C1對稱性的銅箔單晶。之后,以硼烷氨為原料,利用低壓化學(xué)氣相沉積(CVD)在銅箔基底上成功合成了大尺寸二維hBN。結(jié)構(gòu)表征以及理論計(jì)算表明銅臺(tái)階邊緣與hBN的Z形邊緣能夠進(jìn)行耦合,打破了等價(jià)反平行hBN域,使得單向域高度對齊,從而實(shí)現(xiàn)了大尺寸的hBN外延生長。這一成果不僅促進(jìn)拓展了二維器件的應(yīng)用,還能夠?yàn)樘岣叻侵行膶ΨQ二維材料的外延生長質(zhì)量提供新的可能性。2019年05月22日,相關(guān)成果以題為“Epitaxial growth of a 100-square-centimetre single-crystal hexagonal boron nitride monolayer on copper”的文章在線發(fā)表在Nature上。
二維材料的發(fā)展開拓了制造新型電子、光電以及光伏器件的可能性,與傳統(tǒng)硅基器件相比,這類材料能夠賦予器件更小的尺寸、更快的速度以及許多額外的功能。而為了實(shí)現(xiàn)二維器件的工業(yè)化應(yīng)用,生長大尺寸、高質(zhì)量的二維單晶就顯得十分必要。如原子層級(jí)的六方氮化硼(hBN)因具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、平坦的表面以及相對較大的帶隙,而認(rèn)為是理想的二維絕緣體。然而,生長二維hBN的單晶尺寸一直不能突破一毫米水平,嚴(yán)重限制了該類材料的工業(yè)化發(fā)展。
新型二維材料自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來,探尋其他新型二維晶體材料一直是二維材料研究領(lǐng)域的前沿。正如石墨烯一樣,大尺寸高質(zhì)量的其他二維晶體不僅對于探索二維極限下新的物理現(xiàn)象和性能非常重要,而且在電子、光電子等領(lǐng)域具有諸多新奇的應(yīng)用。
幾年前,科學(xué)家通過使用氫氟酸或者氟化鋰與鹽酸的混合溶液刻蝕去除層狀三元陶瓷MAX相中的金屬層(如鋁等),制備出了功能化的過渡族金屬碳化物納米片。研究表明,這種材料具有優(yōu)異的熱電轉(zhuǎn)換和電化學(xué)能量存儲(chǔ)等性能。然而,與氧化石墨烯類似,這種方法制得的功能化的二維過渡族金屬碳化物納米片的片層尺寸小,在數(shù)納米到數(shù)微米之間,并且存在大量的缺陷和官能團(tuán),限制了對二維過渡族金屬碳化物基本物性的研究和應(yīng)用探索。
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2024-10-24 11:59:53
英國科學(xué)家破解室溫下量子信息存儲(chǔ)難題】劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)在層狀二維材料六方氮化硼中發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的“單原子缺陷”,能在室溫條件下使量子…
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2024-10-15 09:49:51
常見的六方相氮化硼(hBN)因化學(xué)穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能好以及表面無懸掛鍵原子級(jí)平整等特點(diǎn),被視為理想的寬帶隙二維介質(zhì)材料。菱方相氮化硼(rBN)可以保持h…
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2024-10-07 09:23:20
多數(shù)晶體內(nèi)原子、分子排列并非完美無暇,也因此會(huì)形成晶體缺陷,而科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)層狀二維材料存在的單原子缺陷,竟無需其他特殊條件就可在室溫下保留幾…
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2024-09-28 09:33:56
氮化硼是由氮原子和硼原子構(gòu)成的晶體,除了常見的六方氮化硼(白石墨)外,還有立方氮化硼(CBN)、菱方氮化硼(RBN)、纖鋅礦型氮化硼(WBN)等變體,…
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2024-09-20 15:44:30
氮化硼(Boron Nitride, BN)是一種重要的無機(jī)化合物,廣泛應(yīng)用于電子、新能源、航空航天等多個(gè)高科技領(lǐng)域。其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),如高熱導(dǎo)率、電絕…
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2024-09-14 08:27:33
莫爾超晶格已被證明是一個(gè)非常豐富的材料平臺(tái),通過改變扭轉(zhuǎn)角、摻雜或電場來設(shè)計(jì)電子帶,可以實(shí)現(xiàn)不同的物質(zhì)相。然而,現(xiàn)有的莫爾系統(tǒng)在各個(gè)方面都存在…