我國學者提出傾斜臺階面制備多層菱方氮化硼單晶新方法

圖 （a）厚層菱方氮化硼單晶臺階控制生長原理示意圖；（b）厚層單晶鐵電擦寫功能演示

　　在國家自然科學基金項目（批準號：52025023、51991344）等資助下，中國科學院物理研究所白雪冬研究員、北京大學劉開輝教授與中國科學院物理研究所王理副研究員等人合作，在多層菱方氮化硼單晶制備研究方面取得進展，相關研究成果以“傾斜邊緣外延鐵電單晶菱方氮化硼（Bevel-edge epitaxy of ferroelectric rhombohedral boron nitride single crystal）”為題，于2024年5月1日發表在《自然》（Nature）上。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07286-3。

　　后摩爾時代，二維層狀材料因具有極限尺度的柵控能力和系列新奇的量子性質，為超高集成度的電子學器件開發提供了材料基礎。作為二維材料家族的重要成員，菱方氮化硼具備寬電學帶隙、低介電損耗、表面原子級平整以及穩定的縱向極化等優點，有望應用于未來電子學邏輯運算和數據存儲器件。然而，相較于日益成熟的晶圓級單層單晶氮化硼制備技術，如何在實現晶疇面內取向協同的同時，精準控制多層氮化硼中每一層的排列方式，得到熱力學亞穩定的菱方堆垛構型，迄今為止仍缺乏可用的方法。

　　該研究團隊提出了一種表面傾斜高臺階調控多層菱方氮化硼單晶的制備策略。通過在單晶鎳襯底上構造傾斜的高臺階，逐層鎖定氮化硼晶疇的層間滑移矢量，最終得到了4×4 cm2的單晶菱方氮化硼薄膜，并基于該材料演示了鐵電疇擦寫功能。此方法可推廣制備多種堆垛可控的疊層二維單晶材料，為基于多功能疊層二維晶體的先進器件應用提供材料策略。

　　該研究利用金屬表面傾斜的高臺階面外延生長二維菱方氮化硼單晶薄膜，為實現堆垛可控的疊層二維單晶制備提供了一條普適的路徑。