六方面板氮化硅晶体的生长——旅行溶剂浮动区法

大尺寸高纯度六方面板BN(h-BN)晶体对于发挥其众多理想且有趣的特性至关重要。本文通过X射线断层扫描、X射线衍射和扫描电子显微镜证明了h-BN晶体可通过旅行溶剂浮动区法(TSFZ)生长。 grown Boules的直径范围为3-5 mm，长度范围为2-10 mm。断层扫描显示Boules内存在可变颗粒尺寸，最大者拥有约$1 mm \times 2 mm$的区域和约$0.5 mm$的厚度。尽管Boules包含宏观尺度的流体陷入，但h-BN晶格本身在优化条件下仍属高品质。当前优化的生长程序采用Fe流体、适中的N$_2$压力($P_{N2} \approx$ 6 bar)和0.1 mm/h的生长速率。对于优化样品，拉曼光谱给出E$_{\mathrm{2g}}$内层模在1365.46(4) cm$^{-1}$下平均线宽为7.7(2) cm$^{-1}$，E$_{\mathrm{2g}}$层间剪切模在51.78(9) cm$^{-1}$下为1.0(1) cm$^{-1}$。相应的光致发光谱显示锐利的声子辅助自由激子峰，以及与碳相关缺陷($E$ = 3.9 4.1 eV)能范围内的最小信号。我们的工作表明通过TSFZ技术生长h-BN晶体的可行性，为向更大尺寸的高品质晶体发展之路开辟了新途径，推动了h-BN相关研究的发展。