六方氮化硼薄膜的单向畴生长
材料科学
2023-01-31 v2
摘要
二维范德华（2D-vdW）层状六方氮化硼（h-BN）由于其与常规薄膜生长相比非常规的畴生长形貌、迷人的性质以及作为基于 2D 的纳米电子学优异介电层的应用潜力，近年来获得了巨大的研究兴趣。然而，由于比常规薄膜生长更高的键合各向异性和复杂的生长动力学，h-BN 薄膜直接在绝缘衬底上的单向畴生长仍然极具挑战性，从而导致随机取向畴形貌的形成，并阻碍其在集成纳米器件中的效用。此处，通过脉冲激光沉积在低热偏离原子级光滑的高绝缘 c 面蓝宝石衬底上（不使用任何金属催化层）直接生长超宽禁带 h-BN 薄膜，显示出显著的单向三角形畴形貌。如密度泛函理论（DFT）计算所揭示，这种单向畴生长归因于台阶边缘引导的成核，这是由降低膜-衬底界面对称性和能量引起的，从而打破了随机畴成核位置的简并。通过广泛表征，我们进一步展示了薄膜优异的单晶般功能特性。我们的发现可能为在绝缘衬底上可行的大面积直接生长电子级 h-BN 薄膜用于高性能 2D 电子学铺平道路，并且此外将有益于具有涌现现象的 2D-vdW 材料的异质工程。
引用
@article{arxiv.2208.09469,
title = {Unidirectional domain growth of hexagonal boron nitride thin films},
author = {Abhijit Biswas and Qiyuan Ruan and Frank Lee and Chenxi Li and Sathvik Ajay Iyengar and Anand B. Puthirath and Xiang Zhang and Harikishan Kannan and Tia Gray and A. Glen Birdwell and Mahesh R. Neupane and Pankaj B. Shah and Dmitry A. Ruzmetov and Tony G. Ivanov and Robert Vajtai and Manoj Tripathi and Alan Dalton and Boris I. Yakobson and Pulickel M. Ajayan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.09469},
year = {2023}
}
备注
39 pages, 7 figures, Revised accepted version of the article