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六方氮化硼外延生長研究進展
信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2023-08-03 11:14:40 | 瀏覽量:369428
摘 要 二維超寬禁帶半導(dǎo)體材料六方氮化硼(h-BN)具有絕緣性好、擊穿場強高、熱導(dǎo)率高,以及良好的穩(wěn)定性等特點,且其原子級平整表面極少有懸掛鍵和電荷陷阱的存在,使其有潛力成為二維電子器件的襯底和柵介質(zhì)材料。實現(xiàn)h-BN應(yīng)用的關(guān)鍵在于生長高質(zhì)量的h-BN單晶薄膜,本…
h-BN是一種類石墨烯的二維超寬禁帶半導(dǎo)體材料,在制造更小尺寸和更高速度的場效應(yīng)晶體管方面有極大的應(yīng)用潛力。制備高質(zhì)量的h-BN是實現(xiàn)其應(yīng)用的前提,本文基于外延生長h-BN的襯底類型進行分類,系統(tǒng)地介紹了在過渡金屬襯底、藍寶石介質(zhì)襯底和半導(dǎo)體材料表面外延生長h-BN的各類方法及特點。在具有催化活性的過渡金屬襯底上可以外延生長高質(zhì)量的二維h-BN,樣品的物理化學(xué)特性與通過剝離得到h-BN的性能相當(dāng)。但由于襯底的催化作用會隨著 h-BN厚度的增加而迅速下降,所以過渡金屬襯底上外延生長的二維 h-BN存在自限效應(yīng),厚度一般不超過10層,不利于h-BN在高壓大功率器件方面的應(yīng)用。同時,后續(xù)h-BN的表征及應(yīng)用通常需要轉(zhuǎn)移到介質(zhì)襯底上進行,轉(zhuǎn)移過程不可避免地會在h-BN樣品中引入雜質(zhì)和缺陷,進而影響樣品的表征及相應(yīng)器件的性能。
因此,直接在絕緣介質(zhì)或半導(dǎo)體材料襯底上生長h-BN單晶薄膜也具有十分廣闊的應(yīng)用前景。藍寶石具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,是外延生長h-BN的首選襯底,在藍寶石襯底上外延生長h-BN單晶薄膜的方法主要有CVD、MOVPE、MBE、IBSD,以及高溫后退火等工藝,通過這些方法可以在藍寶石襯底上外延得到高質(zhì)量的h-BN單晶薄膜,還可以集成到現(xiàn)有的一些III-V族化合物半導(dǎo)體的外延生長工藝之中,為h-BN的大面積應(yīng)用奠定基礎(chǔ),但藍寶石襯底的弱催化活性導(dǎo)致其外延生長 h-BN單晶薄膜的溫度通常較高,在較低溫度下實現(xiàn)高質(zhì)量h-BN單晶薄膜的外延是未來的研究方向之一。此外, 石墨烯、Ge和Si等半導(dǎo)體材料襯底上生長h-BN單晶薄膜也是當(dāng)前研究的一個熱點,以石墨烯為例,二者晶格常數(shù)失配率僅為1.7%,石墨烯襯底上可以外延得到高質(zhì)量的h-BN薄膜,為范德瓦耳斯異質(zhì)結(jié)的制備及其性能研究提供了新的方向。盡管目前人們在不同襯底上外延h-BN已經(jīng)取得了較大的進展,但是其詳細的生長機理仍需要更多的研究,大面積h-BN的可控生長依然存在一定的困難,生長方法有待進一步優(yōu)化。
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2024-10-24 11:59:53
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2024-10-15 09:49:51
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2024-10-07 09:23:20
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2024-09-20 15:44:30
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