人工晶体学报

作者：王高凯, 张兴旺

单位：1.中国科学院半导体研究所,半导体材料科学重点实验室,北京 100083; ；2.中国科学院大学,材料与光电研究中心,北京 100049

关键词：六方氮化硼,外延生长,薄膜,二维材料,宽禁带半导体,

基金：国家自然科学基金(61874106); 中国科学院战略性先导科技专项(XDB43000000)

二维超宽禁带半导体材料六方氮化硼(h-BN)具有绝缘性好、击穿场强高、热导率高,以及良好的稳定性等特点,且其原子级平整表面极少有悬挂键和电荷陷阱的存在,使其有潜力成为二维电子器件的衬底和栅介质材料。实现h-BN应用的关键在于生长高质量的h-BN单晶薄膜,本文详细介绍了在过渡金属衬底、绝缘介质衬底和半导体材料表面外延生长h-BN的方法及其研究进展。在具有催化活性的过渡金属衬底(铜、镍、铁、铂等)上可以外延得到高质量的二维h-BN,而在绝缘介质或半导体材料衬底上直接生长h-BN单晶薄膜更具挑战性。蓝宝石以其良好的热稳定性和化学稳定性成为外延h-BN的首选衬底,蓝宝石衬底上生长h-BN薄膜的方法主要有化学气相沉积、分子束外延、离子束溅射沉积、金属有机气相外延,以及高温后退火等,通过这些方法可以在蓝宝石衬底上外延得到h-BN单晶薄膜,还可以集成到现有的一些III-V族化合物半导体的外延生长工艺之中,为h-BN的大面积应用奠定基础。此外,石墨烯、硅和锗等半导体材料衬底上生长h-BN单晶薄膜也是当前研究的一个热点,这为基于h-BN的异质结制备及其应用提供了新的方向。

来源：2023年第5期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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