通过LPCVD优化介电基底上超薄六方氮化硼的生长条件
应用物理
2025-12-11 v1 材料科学
摘要
六方氮化硼(h-BN)是异质结构光电子应用（如深紫外光电探测器、紫外传感与通信系统以及太阳能电池）的极具吸引力的候选材料。这主要归因于其独特的性质，包括层数依赖的宽能带隙、优异的力学强度、高热导率、高带边吸收系数以及在紫外区域的卓越透明性。h-BN薄膜广泛采用的合成方法是化学气相沉积(CVD)法，该方法通常使用铜(Cu)和镍(Ni)等催化基底。然而，将合成的h-BN集成到器件应用中需要后续转移到目标基底。这一转移步骤会引入显著的材料损伤，如折叠、裂纹和聚合物残留，从而最终降低材料的光电子性能并损害器件性能。为克服这一重大挑战，迫切需要直接在硅(Si)、SiO₂、石英、蓝宝石或AlN等介电基底上合成高质量h-BN薄膜，而无需转移。直接合成的主要难点在于由于缺乏催化效应，难以实现均匀、高结晶度且厚度可控的薄膜。在本工作中，我们研究了使用低压化学气相沉积(LPCVD)法在非催化石英基底上直接合成超薄h-BN薄膜的生长参数优化。最优合成条件确定为1050°C下反应60分钟，通过分解80°C下的150 mg氨硼烷(AB)前驱体实现。这一优化对于推进大规模、高性能h-BN基DUV光电探测器的制备至关重要。
引用
@article{arxiv.2512.07640,
title = {Optimization for growth condition of ultrathin hexagonal boron nitride on dielectric substrates via LPCVD},
author = {Meryem Bozkaya and Muhammet Nasuh Arık and Ali Altuntepe and Hakan Ateş and Recep Zan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.07640},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 5 figure, 4 table