【摘要】：六方氮化硼(h-BN)由于其原子級(jí)平整的表面和寬帶隙性質(zhì)使其成為眾多二維半導(dǎo)體材料理想的絕緣襯底.通常情況下通過(guò)化學(xué)氣相沉積法在金屬表面生長(zhǎng)的h-BN表現(xiàn)出明顯的自限生長(zhǎng)效應(yīng),僅得到單原子層的h-BN.采用單原子層的h-BN作為其他二維半導(dǎo)體材料的基底對(duì)其下方襯底表面懸掛鍵及電荷的屏蔽效果有限,多層h-BN可以提高屏蔽效果.本文通過(guò)化學(xué)氣相沉積法,采用生長(zhǎng)-刻蝕-再生長(zhǎng)的方案在銅鎳合金襯底上成功制備得到多層h-BN晶疇,刻蝕過(guò)程使銅鎳合金重新漏出,顯著提高了下一階段生長(zhǎng)過(guò)程中多層h-BN的外延生長(zhǎng)速率,通過(guò)該方案得到三角形狀的多層h-BN晶疇尺寸可達(dá)10~20mm.同時(shí),使用掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜、拉曼光譜、透射電子顯微鏡等一系列測(cè)試手段對(duì)多層h-BN表面形貌、化學(xué)成分及微觀結(jié)構(gòu)做了進(jìn)一步表征.結(jié)果表明,h-BN中B 1s和N 1s的電子能譜峰值分別為190.4和397.8 e V,并且B和N兩種元素的含量比為1.02:1;多層h-BN的拉曼光譜峰值位移在1365 cm~(-1),半高峰寬為18 cm~(-1);選區(qū)電子衍射結(jié)果說(shuō)明,多層h-BN層間具有嚴(yán)格的AA′堆垛且每一層h-BN都具有相同的晶格取向.所有表征結(jié)果說(shuō)明本文所得的多層h-BN單晶具有較好的晶體質(zhì)量.
[Abstract]:Hexagonal boron nitride (h-BN) is an ideal insulating substrate for many two-dimensional semiconductor materials due to its flat surface at atomic level and wide band gap. In general, the h-BN grown on the metal surface by chemical vapor deposition has obvious self-limiting growth effect, and only the h-BNs of the monatomic layer can be obtained. Using monatomic layer h-BN as the substrate of other two-dimensional semiconductor materials, the shielding effect of the hanging bond and charge on the surface of the substrate is limited. Multilayer h-BN can improve the shielding effect. In this paper, multilayer h-BN crystal domains were successfully prepared on Cu-Ni alloy substrates by means of chemical vapor deposition (CVD) and the scheme of growth-etch-regrowth was adopted. The etching process made the Cu-Ni alloy leak out again. The epitaxial growth rate of multilayer h-BN in the next stage of growth is significantly increased. The size of multi-layer h-BN crystal domain with triangular shape can reach 10 ~ 20 mm by this scheme. At the same time, the surface morphology, chemical composition and microstructure of multilayer h-BN were further characterized by means of scanning electron microscope (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy and transmission electron microscope (TEM). The results show that the peak values of electron spectrum of B _ 1s and N _ 1s in h-BN are 190.4 and 397.8 EV, respectively, and the ratio of B and N is 1.02: 1.The peak shift of Raman spectrum of multilayer h-BN is 1365 cm ~ (-1), the half-peak width is 18 cm ~ (-1). There is a strict AA 'stacking between the multilayer h-BN layers and each layer of h-BN has the same lattice orientation. All the characterization results show that the multilayer h-BN single crystal obtained in this paper has good crystal quality.
【作者單位】： 中南大學(xué)物理與電子學(xué)院;中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(11304337)資助
【分類號(hào)】：TQ128

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本文編號(hào)：2173761