吉大殷红团队封面: 介质衬底上实现厚度可控的单晶h-BN薄膜层状生长

研究背景

二维六方氮化硼 (h-BN) 薄膜具有独特的光电特性以及优异的力学稳定性、热稳定性和化学惰性，在纳米电子学、光电子学、生物医学、防腐和催化等许多高新技术和国防军工等领域都有着非常广阔的应用前景。

如何实现大面积、高质量 h-BN 的可控制备、获得具有优异性质的材料是其实现高性能、高效率器件规模化应用的根本。

近年以过渡金属为衬底气相沉积大面积 h-BN 单层或多层薄膜取得了重大进展，而介质衬底上进行直接生长仍然具有一定的挑战性。由于缺乏催化活性，h-BN 在介质衬底上成核所需活化能较高，导致介质衬底上 h-BN 成核困难，成核不均匀、晶体质量有限、晶畴尺寸较小等问题。

论文详情

近日，吉林大学殷红教授带领研究团队采用 rGO 辅助生长在介质衬底上直接合成层数可控的高质量单晶 h-BN 薄膜，薄膜的厚度和带隙都可通过 rGO 的添加予以控制。该成果以 “Direct growth of h-BN multilayers with controlled thickness on noncrystalline dielectric substrates without metal catalysts” 为题，发表在英国皇家学会期刊 Chemical Communications 上，并入选为期刊封面文章。

该工作选用了石英和 SiO₂/Si 为目标衬底，通过在衬底表面预置 rGO 作为后续反应的晶种层，在相对低温的条件下实现了 h-BN 单晶薄膜的层状生长，其薄膜厚度在 2~20 nm 间可调，且合成薄膜与衬底界面处没有碳残留。研究揭示了 rGO 的固有缺陷、堆垛边缘和表面悬挂键为 h-BN 的生长提供丰富的成核位点，辅助非晶介质衬底上高质量 h-BN 薄膜生长。该技术不依赖于衬底的晶格取向，为中低温条件下介质衬底直接生长高质量、层数可控的二维材料提供了启示和指导。

▲	图 1. 介质衬底上制备的 h-BN 单晶薄膜的生长机理及表征

论文信息

• Direct growth of h-BN multilayers with controlled thickness on noncrystalline dielectric substrates without metal catalysts

  Xiaoyan Sun, Yuanfang Feng, Fei Wang, Peng Wang, Wei Gao* (高伟，吉林大学) and Hong Yin* (殷红，吉林大学)

  Chem. Commun., 2022, 58, 9750-9753
  https://doi.org/10.1039/D2CC03025J

通讯作者

殷红 教授

吉林大学

本文通讯作者，吉林大学超硬材料国家重点实验室教授，博士生导师。长期从事宽禁带半导体材料与器件、低维纳米材料与器件等。发表 SCI 收录刊物论文 50 余篇，获授权发明专利 10 余项。以负责人承担国家自然科学基金 4 项、教育部留学回国基金 1 项、省部级基金 3 项和人才引进基金 1 项等科研项目。

相关期刊

rsc.li/chemcomm

Chem. Commun.

2-年影响因子*	6.065分
5-年影响因子*	5.976分
最高 JCR 分区*	Q2 化学-综合
CiteScore 分†	10.2分
中位一审周期‡	23 天

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* 2021 Journal Citation Reports (Clarivate, 2022)
^† CiteScore 2021 by Elsevier
^‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件

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