具有单层厚度控制的晶圆级合成六方氮化硼层的原子尺度结构与化学表征
应用物理
2017-05-24 v1
摘要
六方氮化硼（h-BN）是一种有前景的二维绝缘体，具有大带隙和低带电杂质密度，且与石墨烯同构且等电子。此处我们报告了化学气相沉积（CVD）生长的晶圆级（~25 cm2）h-BN 片层的化学和原子尺度结构，其厚度范围为 1-20 单层。通过扫描隧道显微镜（STM）获得的 Au 和石墨烯/Au 基底上 h-BN 的原子尺度图像揭示了单层样品中 h-BN 的高结晶质量。对 1-20 单层样品的进一步表征表明晶圆级区域内厚度均匀；这种厚度控制源于对前驱体流速、沉积温度和压力的精确控制。拉曼和红外光谱显示了 B-N 键的存在，并揭示了厚度与生长时间的线性依赖关系。X 射线光电子能谱（XPS）显示了薄膜的化学计量比，且我们薄膜中的 B/N 原子比在所有厚度范围内均为 1 + 0.6%。金属/绝缘体/金属（Au/h-BN/Au）异质结构中的电流传输表明，我们 CVD 生长的 h-BN 薄膜可作为具有高硬击穿场强的优异隧道势垒。我们的结果表明，大面积 h-BN 薄膜在晶圆尺度上结构、化学和电子性质均一，为其作为介电层在层状纳米电子和纳米光子异质结构中的广泛应用打开了大门。
引用
@article{arxiv.1705.07970,
title = {Atomic-scale Structural and Chemical Characterization of Hexagonal Boron Nitride Layers Synthesized at the Wafer-Scale with Monolayer Thickness Control},
author = {Wei-Hsiang Lin and Victor W. Brar and Deep Jariwala and Michelle C. Sherrott and Wei-Shiuan Tseng and Chih-I Wu and Nai-Chang Yeh and Harry A. Atwater},
journal= {arXiv preprint arXiv:1705.07970},
year = {2017}
}
备注
26 pages, 5 figures