六方氮化硼层间气泡制备与压强研究*

姜程鑫 陈令修 王慧山3) 王秀君3)陈晨3) 王浩敏3)† 谢晓明4)

1) (上海科技大学物质学院， 上海 200031)

2) (中国科学院上海微系统与信息技术研究所， 信息功能材料国家重点实验室， 上海 200050)

3) (中国科学院大学材料科学与光电技术学院， 北京 100049)

4) (中国科学院超导电子学卓越创新中心， 上海 200050)

1 引 言

六方氮化硼(h-BN)由六角蜂窝结构上交替排列的硼原子和氮原子构成[1].作为一种宽带隙半导体， h-BN 具有原子级平坦的表面， 没有任何表面悬挂键及电荷[2]， 这使得它常被用作二维晶体的衬底或封装材料[3].此外， h-BN 具有极高的热稳定性和化学稳定性.即使是在大气环境下， 单层的h-BN在800 ℃高温下依然保持稳定[4]， 使得h-BN 常用作抗氧化层来保护易氧化的二维材料和器件[5].这种抗氧化性能说明h-BN 可以有效地隔绝气体分子， 可以实现对气体的封装和保存， 是极端条件下信息器件和MEMS 器件的理想衬底材料[5—8].

与石墨烯材料类似[9]， h-BN 具有较高的弹性且可以封装气体分子.得益于h-BN 合适的晶格常数和堆垛结构[10]， 气体分子难以穿透h-BN 晶格[11]， 因此气体可以在被捕获后保存在h-BN 气泡中.目前， 许多二维材料(例如石墨烯[12—17]和二硫化钼[12，13，18—20]等)均被用来尝试制备纳米气泡结构.然而， 针对这种纳米气泡结构的制备， 大部分方案还停留在将机械剥离的二维材料薄层转移到衬底过程中的小概率气体捕获方案， 气泡结构的制备具有随机性且产率不高.此外， 相关性质研究大多集中于石墨烯等二维材料， 针对h-BN 气泡结构的制备和……