科学家展现六方氮化硼合成新机制
科学家展现六方氮化硼合成新机制
Fe2B合金外貌多层h-BN合成机制示意图及近外貌N原子扩散能量曲线
中国科学院上海微系统与信息技能研究所副研究员吴天如团队和华东师范大学传授袁清红团队，基于原位合成、表征研究与第一性道理计较要领，提出铁硼（Fe2B）合金外貌高质量多层六方氮化硼（h-BN）原子空位帮助发展新机制。相关研究成就克日在线颁发于《物理化学快报》。
h-BN以原子级平整外貌、无悬挂键、高导热性和精采的理化不变性等优势，成为具有潜力的二维晶体器件的介质衬底和封装质料。由于h-BN先进合成技能成长较慢，缺乏对传统要领发展机制的研究，限制了大尺寸、高质量h-BN可控合成与实际应用。
为此，吴天如团队基于Fe2B合金体系实现高质量h-BN可节制备，通过快速冷却淬火技能团结航行时间二次离子质谱，阐明h-BN合成进程中Fe2B浅表层B原子和N原子漫衍纪律。袁清红团队回收第一性道理计较要领，研究Fe2B外貌h-BN的发展机制，提出Fe2B外貌h-BN的空位帮助合成机制。研究人员发明，B-N二聚体发生使合金外貌形成大量B空位，对B、N原子的迁移起到较大的促进浸染。Fe2B基底中B和N原子的扩散仅需降服小于1.5 eV的能垒，使得N原子在催化外貌四周大量溶解。
同时，通过对差异尺寸B-N团簇的形成能和吉布斯自由能的计较和拟合，研究发明Fe2B外貌h-BN成核能垒约2 eV。因此，在相对较低温度（700 K）下合成h-BN成为大概。
研究人员暗示，该研究提出的“空位帮助”发展新机制，办理传统要领合成多层h-BN持久以来缺乏高N溶解度和扩散速率的催化剂的困难，为h-BN在二维纳米电子学及新兴微电子器件规模的应用提供空间。
相关论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.0c02289
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