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Forscher der Universität Peking haben erstmals die Herstellung von hexagonalem Bornitrid in Dezimeter-Einkristallen realisiert

May 23, 2019

Der Aufstieg zweidimensionaler Materialien eröffnet aufgrund ihrer geringeren Größe, höheren Geschwindigkeit und neueren Funktionen große Möglichkeiten für potenzielle Anwendungen in der Elektronik, Optoelektronik und Photovoltaik. Die Herstellung von großflächigen und hochqualitativen zweidimensionalen Einkristall-Grundmaterialien (zweidimensionales Leitergraphen, zweidimensionale Halbleiterübergangsmetallchalkogenide, schwarzer Phosphor und zweidimensionaler Isolator, hexagonales Bornitrid) ist der Kern großtechnischer Anwendungen von zweidimensionalen Geräten. Unter diesen ist hexagonales Bornitrid (hBN) der bekannteste zweidimensionale Isolator mit ausgezeichneter Stabilität und glatter Oberfläche ohne Suspensionsbindungen. Die Größe von zweidimensionalem einkristallinem hexagonalem Bornitrid war auf dem Gebiet der Nanomaterialien immer eine große Herausforderung. Der Hauptgrund ist, dass beim Epitaxiewachstum von dreifach symmetrischen hexagonalen Bornitridgittern auf der Oberfläche herkömmlicher Metallsubstrate Umkehrdomänen auftreten, die zu einer großen Anzahl fehlerhafter Korngrenzen führen. Nach jahrelanger Forschung haben die Forschergruppe von Liu Kaihui und Mitarbeiter der Universität Peking herausgefunden, dass sich industrielle Kupferfolie durch einen speziellen Glühprozess und das Epitaxiewachstum von Kupfer in eine " benachbarte Kristallebene " mit einer bestimmten Neigung zur (110) -Kristallebene umwandeln lässt Es können einkristalline hexagonale Bornitrid-Dünnfilme mit 10 × 10 cm 2 auf dieser Kristallebene realisiert werden. Die Ergebnisse verschiedener Charakterisierungsmethoden und theoretischer Berechnungen zeigen, dass der Schlüssel zum Epitaxiewachstum der Kopplungseffekt der Kupferschritte und der Stickstoffsägezahnkante des hexagonalen Bornitridgitters ist. Der Kopplungseffekt kann die Dominanz der umgekehrten Domänenorientierung aufheben, sodass alle Domänenorientierungen nahtlos zu Einkristallen zusammengefügt werden können.