石墨烯和六方氮化硼性質(zhì)有何差異, 他們的物理性質(zhì)又有什么不同，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結(jié)研究取得新進展，研究員謝曉明的研究團隊采用化學(xué)氣相沉積方法成功制備出單原子層高質(zhì)量石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結(jié)，并將其成功應(yīng)用于WSe2/MoS2 二維光電探測器件。
石墨烯和六方氮化硼結(jié)構(gòu)相似但電學(xué)性質(zhì)迥異。六方氮化硼外觀系白色松散狀、質(zhì)地柔軟有光滑感的粉末，與石墨的性質(zhì)相似，片狀結(jié)構(gòu)，故有“白色石墨”之稱。本品具有良好的電絕緣性、導(dǎo)熱性、耐化學(xué)腐蝕性和潤滑性，對幾乎所有的熔融金屬都呈化學(xué)惰性。由于石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結(jié)在基礎(chǔ)研究和器件探索方面具有重要潛力，因而備受學(xué)術(shù)界關(guān)注。 石墨烯和六方氮化硼平面異質(zhì)結(jié)的制備一般采用依次沉積石墨烯和h-BN，或者相反次序來實現(xiàn)，由于后續(xù)薄膜形核控制困難以及生長過程中反應(yīng)氣體很容易對前序薄膜產(chǎn)生破壞，因而目前文獻報告graphene/h-BN平面異質(zhì)結(jié)的質(zhì)量不盡如人意。上海微系統(tǒng)所信息功能材料國家重點實驗室的盧光遠、吳天如等人基于銅鎳合金襯底生長高質(zhì)量h-BN和石墨烯薄膜的研究基礎(chǔ)，通過先沉積h-BN單晶后生長石墨烯，成功制備了高質(zhì)量石墨烯/h-BN平面異質(zhì)結(jié)。由于銅鎳合金上石墨烯生長速度極快，較短的石墨烯沉積時間減小了對石墨烯薄膜生長過程中對h-BN薄膜的破壞。同時由于銅鎳合金優(yōu)異的催化能力，在提高氮化硼單晶結(jié)晶質(zhì)量的同時消除了石墨烯的隨機成核，使得石墨烯晶疇只在三角狀h-BN單晶疇的頂角處形核并沿著h-BN邊取向生長。課題組與美國萊斯大學(xué)教授Jun Lou等團隊合作，利用合作培養(yǎng)博士研究生計劃，在高質(zhì)量石墨烯/h-BN平面異質(zhì)結(jié)的基礎(chǔ)上，以石墨烯作為接觸電極，h-BN作為絕緣襯底，制備了WSe2/ MoS2 二維光電探測器，驗證了石墨烯/h-BN平面異質(zhì)結(jié)的質(zhì)量和電學(xué)性能，為基于該異質(zhì)結(jié)材料平臺開展基礎(chǔ)研究和二維邏輯集成電路應(yīng)用探索提供了基礎(chǔ)。氮化硼可廣泛地應(yīng)用于石油、化工、機械、電子、電力、紡織、核工業(yè)、航天及其他工業(yè)部門。
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