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大尺寸六方氮化硼二維晶體的CVD生長及機制研究
信息來源：本站 | 發(fā)布日期： 2020-04-14 10:56:11 | 瀏覽量：877065
二維材料(2D)具有單原子層級的厚度及穩(wěn)定的物化性能。通過將不同的2D材料以平面或者垂直堆疊的形式組合成不同的異質(zhì)材料,可以得到不同于單一材料所具有的性能,2D材料的這些特點決定了其成為最近科學界的研究熱點。六方氮化硼(h-BN)是與石墨烯結(jié)構(gòu)類似的二維絕緣體材料,它…
二維材料(2D)具有單原子層級的厚度及穩(wěn)定的物化性能。通過將不同的2D材料以平面或者垂直堆疊的形式組合成不同的異質(zhì)材料,可以得到不同于單一材料所具有的性能,2D材料的這些特點決定了其成為最近科學界的研究熱點。六方氮化硼(h-BN)是與石墨烯結(jié)構(gòu)類似的二維絕緣體材料,它作為介電層在提高場效應晶體管器件的遷移率方面擁有廣泛的應用前景。然而如何可控制備大面積、高質(zhì)量的h-BN依舊是目前研究中所面臨的首要問題。
基于此,我們利用化學氣相沉積(CVD)的方法,研究了如何可控制備大面積、高質(zhì)量的h-BN,并取得了一系列進展。研究了在低壓CVD體系中,成核密度、反應時間、反應壓力、反應溫度等參數(shù)對h-BN生長的影響;優(yōu)化參數(shù),制備出了單晶尺寸達到20μm且厚度均一的大面積h-BN薄膜。
該薄膜具有較高的熱穩(wěn)定性(在950℃空氣中依舊可以保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性)。利用它的熱定穩(wěn)定性,在空氣中對銅箔氧化處理,可以清晰的觀察到三角形形狀的單片h-BN。進一步研究表明表面干凈的h-BN作為介電層時,使石墨烯場效應晶體管器件的遷移率提高了6倍,這說明二者界面的干凈程度對器件的電學性能有著決定性的影響。在本研究中,我們提出了一種簡單、有效的實驗方法來制備大尺寸的h-BN單晶,同時發(fā)現(xiàn)了介電層表面的干凈程度對石墨烯的電學性能有重要的影響。
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