近日，华南师范大学物理学院徐小志教授和北京大学刘开辉教授等合作，在Nature Communications上发文，报道了一种利用相互作用调制二维材料在绝缘衬底上制造的新机理，实现了厘米级单层单晶六方氮化硼的外延制备。
这一生长机理的关键物理思想在于：随着温度升高，铜箔和衬底的距离会逐渐从百微米量级减小到原子尺度，这种效应会导致铜箔下表面生长的氮化硼或者石墨烯与衬底的间距逐渐被压缩到原子量级，在该尺度下氮化硼/石墨烯与衬底会有很强的相互吸引力，从而保证除去铜箔后还能完整保留氮化硼/石墨烯薄膜。该研究成果将有望推动二维单晶材料在电子、光电子以及谷电子学器件等方向的应用。![]()
Stamped production of single-crystal hexagonal boron nitride monolayers on various insulating substrates![]()
图1.铜箔与二氧化硅衬底之间的间距随温度升高逐渐从百微米量级减小到原子尺度。
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图2.利用“印章法”在二氧化硅衬底上制备单向排列的氮化硼。
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图3. 在二氧化硅基底上生长的单层单晶氮化硼薄膜，光学图、拉曼光谱、X射线光电子能谱、原子力显微镜等表征验证了单层氮化硼的高质量、高均匀性和高洁净度。
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图4.单层石墨烯和氮化硼的电学和介电特性表征，蓝宝石上生长的样品的质量与在Cu上生长的样品相当。
fankai Zeng et al. Stamped production of single-crystal hexagonal boron nitride monolayers on various insulating substrates. Nat. Commun. (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-42270-xhttps://www.nature.com/articles/s41467-023-42270-x