5月22日，《自然》雜志發(fā)布的一篇論文稱，來自北京大學(xué)的科學(xué)家與合作者利用中心反演對(duì)稱性破缺襯底首次成功實(shí)現(xiàn)分米級(jí)二維六方氮化硼單晶的外延制備。這是繼米級(jí)石墨烯單晶成功制備之后，二維材料單晶生長(zhǎng)領(lǐng)域又一重大進(jìn)展。

單晶六方氮化硼的外延生長(zhǎng)與表征

二維材料的興起為電子，光電子和光伏領(lǐng)域的潛在應(yīng)用開辟了巨大的可能性，因?yàn)樗鼈兙哂懈〕叽纾咚俣群透碌墓δ堋６竺娣e、高質(zhì)量的基礎(chǔ)二維單晶材料（二維導(dǎo)體石墨烯，二維半導(dǎo)體過渡金屬硫族化合物、黑磷等以及二維絕緣體六方氮化硼）制備，是二維器件規(guī)模化應(yīng)用的核心。其中，六方氮化硼（hBN）具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，表面平整無懸鍵，是已知最好的二維絕緣體。

然而，單晶二維六方氮化硼的尺寸一直是納米材料領(lǐng)域一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，主要因?yàn)槿貙?duì)稱的六方氮化硼晶格在常規(guī)金屬襯底表面外延生長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)反向晶疇，從而導(dǎo)致大量缺陷晶界產(chǎn)生。北京大學(xué)劉開輝課題組與合作者經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn)，在通過特殊的退火工藝可以使工業(yè)銅箔轉(zhuǎn)化為與（110）晶面存在一定傾角的“鄰晶面”，并在該晶面上實(shí)現(xiàn)10×250px2單晶六方氮化硼單層薄膜的外延生長(zhǎng)。各種表征手段與理論計(jì)算的結(jié)果表明外延生長(zhǎng)的關(guān)鍵是Cu<211>臺(tái)階與六方氮化硼晶格氮截止鋸齒邊的耦合作用。該耦合作用可以打破反向晶疇取向優(yōu)勢(shì)，從而使所有晶疇取向以這個(gè)并且無縫拼接為整片單晶。

此前，對(duì)于絕大多數(shù)由兩種元素構(gòu)成的二維材料，一直難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的單晶制備。本論文的研究成功將對(duì)其它二維材料的制備提供借鑒意義。王理、徐小志、張磊寧、喬瑞喜為論文共同第一作者，劉開輝、丁峰、王竹君、白雪冬為論文通訊作者。該論文其他合作者包括：王恩哥、俞大鵬、江穎、張翼、吳施偉、高鵬、王文龍、李群仰、伍輝、Marc Willinger等。

來源：知社學(xué)術(shù)圈