氢化六方氮化硼陶瓷的介电谱

六方氮化硼(h-BN)是石墨烯二维电子器件的关键材料，并因其结构相似性与半导体特性而备受关注。然而，调控其宽禁带是一项挑战。氢化是改变电性能的潜在方法，但极少有实验测量。本文研究了经过不同氢处理之后h-BN的复介电常数。对于未处理h-BN，测得与频率无关的介电常数($\sim4.2 \pm0.2$)以及低至无法测量的介电损耗，表明h-BN在$10^3$至$10^{10}$ Hz范围内具有理想介电性质。然而，在微波化学气相沉积(CVD)反应器中经原子H等离子体处理后，复介电常数急剧放大，通过Debye型介电弛豫($\varepsilon_{\textrm{s}}\approx20\pm2$, $\varepsilon_{\infty}\approx4.2\pm0.2$)引入介电频散，并产生渗流长程电导率($\sim0.32$ mS/m)。在类似CVD温度的分子氢中退火影响极小。拉曼光谱也检测到所有样品的微小变化，意味着增强并非源于其他相。由此得出实验结论：通过原子H等离子体处理的氢化导致室温电导率适度增加及相关的有限介电损耗因子。其作为可调宽禁带半导体的潜力被凸显，但对于绝缘介电衬底应用，微波CVD可能破坏这些理想性质。