基于掺杂 Ge(110) 表面单向六方硼氮化物的分步引导 epitaxy

具有精确可控厚度的六方硼氮化物（hBN）薄膜是调制电子器件 various interfaces 理想的介电材料。为实现此目标，高品质的 hBN 必须能够与器件中各种材料形成洁净的原子界面。然而，先前报道的大尺寸厚度均匀的 hBN 薄膜要么是多晶体，要么不适合通过机械剥离进行原子级干净装配，限制了其在器件技术中的应用。本文报道了在 Ge(110) 衬底上采用化学气相沉积（CVD）方法生长大面积单晶单层 hBN 薄膜的研究。采用掺杂 Ge(110) 衬底进行 hBN 的分步引导晶体生长，其中 Ge 原子步骤作为 hBN 的晶核，引导多个 hBN 区域的单向取向对齐。密度泛函理论（DFT）计算揭示，hBN 边缘和 Ge 表面的最佳氢化作用使 hBN 与 Ge 步边之间的晶体耦合以及最终 hBN 薄膜的单晶性得以实现。利用生长的单层 hBN 薄膜，我们通过层层组装工艺制造了具有可控堆叠顺序和洁净界面的数个 hBN 薄膜。这些薄膜作为高品质介电材料，用于增强石墨烯和 MoS₂ 通道中的载流子传输。