最新Nature: 晶圓級單晶六方氮化硼單層

【引言】

超薄二維半導體層狀材料被認為能夠有效擴展集成電路晶體管的摩爾定律。目前二維半導體面臨的關鍵挑戰是如何避免在鄰近電介質中形成電荷散射和trap位點。越來越多的研究表明，六方氮化硼（hBN）的絕緣范德瓦爾斯層可以提供優異的界面介電性，同時有效減少電荷散射。然而，如何在晶圓上實現可靠的單晶六方氮化硼薄膜生長就成為工業上必須進行攻關的技術難點。

【成果簡介】

臺灣國立交通大學的Wen-Hao Chang、臺積公司（TSMC）的Lain-Jong Li以及美國萊斯大學的B. I. Yakobson（共同通訊作者）等人聯合發文報道了藍寶石晶圓上成功外延生長單晶六方氮化硼單層。以往理論認為，六方氮化硼單層無法在高對稱的銅（111）金屬表面實現單向生長。然而，研究人員卻意外發現六方氮化硼與銅（111）橫向對接（lateral docking）之后，可以增強六方氮化硼的外延生長，并保證了該外延生長是單向的。研究還發現，由此制備的單晶六方氮化硼可以集成到二硫化鉬和二氧化鉿之間作為界面層，能夠大大增強晶體管的電學性能。該研究認為，這一可用于生產晶圓級單晶六方氮化硼的方法為實現新型二維電子器件奠定了基礎。2020年03月04日，相關成果以題為“Wafer-scale single-crystal hexagonal boron nitride monolayers on Cu (111)”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 藍寶石基質上的銅（111）晶格取向

圖2 單晶六方氮化硼的生長和原子結構

圖3 DFT計算

圖4 晶圓級六方氮化硼轉移過程的示意圖以及光學照片

文獻鏈接：Wafer-scale single-crystal hexagonal boron nitride monolayers on Cu (111)（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2009-2）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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