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铜镍合金衬底上高质量单原子层石墨烯/六方氮化硼平面异质结的制备

铜镍合金衬底上高质量单原子层石墨烯/六方氮化硼平面异质结的制备

2018-03-20 10:32:28

铜镍合金衬底上高质量单原子层石墨烯/六方氮化硼平面异质结的制备
 石墨烯/h-BN平面异质结的制备一般采用依次沉积石墨烯和h-BN,或者相反次序来实现。由于两种材料在高温条件下会相互反应,导致前序晶体的生长对后续晶体形核会产生影响,而后续晶体生长时容易对前序晶体晶格结构产生腐蚀,正是因为这些原因,目前文献报导石墨烯/h-BN平面异质结的质量普遍不尽如人意。上海微系统所团队基于其之前在铜镍合金衬底上生长高质量h-BN(Nat. Commun. 2015, 6:6160)和石墨烯单晶(Nat. Mater. 2016, 15:43)的研究基础,充分利用CuNi衬底的催化能力以及h-BN和石墨烯生长速度的巨大差异,通过先沉积h-BN后生长石墨烯,成功制备了高质量石墨烯/h-BN平面异质结。由于铜镍合金上graphene生长速度极快,较短的沉积时间减小了石墨烯生长过程中对h-BN晶体的破坏;同时由于铜镍合金优异的催化能力,生长h-BN后衬底表面非常干净,消除了石墨烯的随机成核,使得石墨烯只在三角状h-BN单晶畴的顶角处形核并沿h-BN边界取向生长。该团队进一步和美国莱斯大学Jun Lou教授课题组等合作,在高质量石墨烯/h-BN平面异质结的基础上,提出并设计了以石墨烯作接触电极,h-BN作绝缘衬底,集成MoS2和WSe2二维半导体晶体材料制备二维光电探测器件,验证了石墨烯/h-BN平面异质结的结晶质量和电学性能,为基于该异质结材料平台开展基础研究和光电器件探索提供了基础。
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