Nitruro de boro hexagonal monocristalino epitaxial de varias capas sobre el Ni (111)

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Los materiales bidimensionales (2D) como el grafeno y los dicalcogenuros de metales de transición son cruciales para la electrónica de próxima generación.
• El nitruro de boro hexagonal (hBN) es un dieléctrico ideal para transistores de efecto de campo 2D (FET), que potencialmente extiende la ley de Moore.
• Las investigaciones anteriores carecían de métodos para el crecimiento uniforme de hBN multicristalino, lo que dificultaba su uso como sustrato.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para el cultivo de nitruro de boro hexagonal monocristalino a escala de obleas (hBN).
• Demostrar el potencial de este hBN de alta calidad como sustrato dieléctrico para dispositivos semiconductores 2D.

Principales métodos:

• Crecimiento epitaxial del hBN de tres capas en el Ni (111) monocristalino por deposición química de vapor (CVD).
• Caracterización mediante microscopía electrónica de transmisión transversal (TEM) para analizar la estructura de la película y las capas intermedias.
• Transferencia de películas de hBN a obleas de SiO2/Si para la fabricación y ensayo de dispositivos.

Principales resultados:

• El crecimiento exitoso de la escala de obleas de un solo cristal de tres capas hBN.
• Formación de una capa intermedia de Ni23B6 entre el hBN y el sustrato de Ni durante el enfriamiento, con relaciones epitaxiales establecidas.
• Se ha demostrado la eficacia del hBN como capa protectora y su capacidad para reducir el dopaje de electrones en los FET de MoS2 cuando se utiliza como dieléctrico.

Conclusiones:

• Este trabajo presenta un método viable para producir hBN monocristalino multicapa de alta calidad y gran superficie.
• Las películas hBN desarrolladas son adecuadas para su uso como sustratos ubicuos para semiconductores 2D.
• Este avance allana el camino para mejorar el rendimiento y la integración de los dispositivos electrónicos 2D.