利用紫外光致发光揭示二维氮化硼中的多型性
材料科学
2024-05-30 v1
摘要
氮化硼展现出多样的晶体结构，主要是层状排列，具有强的层内共价键和弱的层间范德华键。虽然通常被称为六方氮化硼（hBN），但sp键合的BN原子平面也可以排列成其他构型，如伯纳尔（bBN）或菱方（rBN）堆叠顺序。连续原子层取向和平移的变化导致晶体对称性的改变，可能产生压电、热释电或铁电效应。然而，使用X射线衍射或拉曼光谱等常规方法区分不同多型体是一项重大挑战。在这项工作中，我们证明了4.1 eV缺陷的光学响应可以作为多型体的指示器。为此，我们研究了通过金属有机气相外延（MOVPE）生长的BN样品，其中包含不同的多型体。通过X射线衍射和透射电子显微镜实现了多型体的识别。具有高空间分辨率的光致发光和阴极发光测量允许将信号分解为两个分量，从中我们可以提取hBN的零声子线（ZPL）在4.096 eV（302.6 nm）和rBN的4.143 eV（299.2 nm）。我们进行了计算，使我们能够将缺陷识别为碳二聚体CBCN（C2），并表明ZPL的偏移反映了不同多型体晶体环境的差异。此外，我们证明了通过MOVPE可以实现hBN和rBN的不同多型体组成比例，这可能为未来大面积范德华异质结构的应用铺平道路。
引用
@article{arxiv.2405.19126,
title = {Revealing Polytypism in 2D Boron Nitride with UV Photoluminescence},
author = {Jakub Iwański and Krzysztof P. Korona and Mateusz Tokarczyk and Grzegorz Kowalski and Aleksandra K. Dąbrowska and Piotr Tatarczak and Izabela Rogala and Marta Bilska and Maciej Wójcik and Sławomir Kret and Anna Reszka and Bogdan J. Kowalski and Song Li and Anton Pershin and Adam Gali and Johannes Binder and Andrzej Wysmołek},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.19126},
year = {2024}
}