Виготовлення, оптимізація та аналіза механізмів плівки графен/гексаґональний нітрид бору

Л. Жанґ, Х. Т. Ванґ, Н. Х. Сі, Р. Ку. Пенґ, Ґ. Ку. Жао, Л. Й. Сі, Ґ. Г. Мін

Key Laboratory for Liquid-Solid Structural Evolution and Processing of Materials, Ministry of Education, Shandong University, 17923 Jingshi Road, 250061 Jinan, China

Отримано: 11.05.2021; остаточний варіант - 15.06.2022. Завантажити: PDF

Багатошарові структури з графену/гексагонального нітриду бору (G/h-BN) демонструють високу рухливість носіїв, термічну стабільність і властивості глибокого поглинання ультрафіолетового випромінювання, які вважаються важливими для розробки різноманітних нових пристроїв. Однак їх широкомасштабне виготовлення та покращення продуктивности технічно обмежено складними процесами відшарування та перенесення під час виготовлення. У цьому дослідженні плівка h-BN була успішно нанесена за допомогою радіочастотного магнетронного розпилення та використовувалася як альтернатива металевим каталізаторам завдяки синтезу графена шляхом хемічного осадження з газової фази під низьким тиском. Це забезпечує альтернативні можливості для уникнення будь-яких процесів відшарування та перенесення при розробці багатошарових структур G/h-BN. Багатошарову структуру було підтверджено за допомогою спектроскопії комбінаційного розсіювання, атомно-силової мікроскопії та рентґенівської фотоелектронної спектроскопії. Було встановлено, що багатошарові плівки є однорідними, суцільними та добре леґованими Бором і Нітроґеном. Було оптимізовано параметри виготовлення для одержання високоякісного графену, а також досліджено механізм формування графену на плівці BN.

Ключові слова: гексаґональний нітрид бору, графен, багатошарова плівка, радіочастотне магнетронне напилення, хемічне осадження з газової фази.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i09/1163.html

PACS: 61.46.-w, 61.48.De, 61.72.-y, 65.80.+n, 68.35.Rh


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. A. K. Geim and K. S. Novoselov, Nat. Mater., 6: 183 (2007). Crossref
  2. M. Bokdam, P. A. Khomyakov, G. Brocks, Z. Zhong, and P. J. Kelly, Nano Lett., 11: 4631 (2011). Crossref
  3. K. F. Mak, K. He, C. Lee, G. H. Lee, J. Hone, T. F. Heinz, and J. Shan, Nat. Mater., 12: 207 (2013). Crossref
  4. D. R. Cooper, B. D’Anjou, N. Ghattamaneni, B. Harack, M. Hilke, A. Horth, N. Majlis, M. Massicotte, L. Vandsburger, E. Whiteway, and V. Yu, Int. Sch. Res. Notw. ISRN Condens. Matter Phys., 2012: 501686 (2012). Crossref
  5. O. Hod, V. Barone, J. E. Peralta, and G. E. Scuseria, Nano Lett., 7: 2295 (2007). Crossref
  6. L. Ci, L. Song, C. Jin, D. Jariwala, D. Wu, Y. Li, A. Srivastava, Z. F. Wang, K. Storr, L. Balicas, F. Liu, and P. M. Ajayan, Nat. Mater., 9: 430 (2010). Crossref
  7. M. Son, H. Lim, M. Hong, and H. C. Choi, Nanoscale, 3: 3089 (2011). Crossref
  8. S. Fratini and F. Guinea, Phys. Rev. B, 77: 195415 (2008). Crossref
  9. T. Ando, J. Phys. Soc. Jpn., 75: 074716 (2006). Crossref
  10. J. H. Chen, C. Jang, S. Xiao, M. Ishigami, and M. S. Fuhrer, Nat. Nanotechnol., 3: 206 (2008). Crossref
  11. J. Yan and M. S. Fuhrer, Phys. Rev. Lett., 107: 206601 (2011). Crossref
  12. L. Liao, J. Bai, Y. Qu, Y. Huang, and X. Duan, Nanotechnology, 21: 015705 (2009). Crossref
  13. G. Giovannetti, P. A. Khomyakov, G. Brocks, P. J. Kelly, and J. van den Brink, Phys. Rev. B, 76: 073103 (2007). Crossref
  14. C. R. Dean, A. F. Young, I. Meric, C. Lee, L. Wang, S. Sorgenfrei, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Kim, K. L. Shepard, and J. Hone, Nat. Nanotechnol., 5: 722 (2010). Crossref
  15. P. Sutter, J. Lahiri, P. Zahl, B. Wang, and E. Sutter, Nano Lett., 13: 276 (2013). Crossref
  16. J. Wang, F. Ma, W. Liang, and M. Sun, Mater. Today Phys., 2: 6 (2017). Crossref
  17. V. Mughnetsyan, Superlattices Microstruct., 147: 106700 (2020). Crossref
  18. T. Ouyang, Y. Chen, Y. Xie, K. Yang, Z. Bao, and J. Zhong, Nanotechnology, 21: 245701 (2010). Crossref
  19. Y. Kubota, K. Watanabe, O. Tsuda, and T. Taniguchi, Science, 317: 932 (2007). Crossref
  20. R. Jerome and A.K. Sundramoorthy, Anal. Chim. Acta, 1132: 110 (2020). Crossref
  21. X. D. Hong, H. R. Zheng, and D. Liang, Mater. Lett., 277: 128356 (2020). Crossref
  22. S. D. Nehate, A. K. Saikumar, A. Prakash, and K. B. Sundaram, Mater. Today Adv., 8: 100106 (2020). Crossref
  23. K. Zhour, F. E. H. Hassan, H. Fahs, and M. Vaezzadeh, Mater. Today Commun., 21: 100676 (2019). Crossref
  24. Z. Dai, F. Wen, and Z. Yang, Mater. Lett., 232: 58 (2018). Crossref
  25. T. Taniguchi and K. Watanabe, J. Cryst. Growth, 2: 525 (2007). Crossref
  26. Z. Liu, L. Song, S. Zhao, J. Huang, L. Ma, J. Zhang, J. Lou, and P. M. Ajayan, Nano Lett., 11: 2032 (2011). Crossref
  27. M. Wang, S. K. Jang, W.-J. Jang, M. Kim, S.-Y. Park, S.-W. Kim, S.-J. Kahng, J.-Y Choi, R. S. Ruoff, Y. J. Song, and S. Lee, Adv. Mater., 25: 2746 (2013). Crossref
  28. H. Wang, X. Zhang, J. Meng, Z. Yin, X. Liu, Y. Zhao, and L. Zhang, Small, 11: 1542 (2015). Crossref
  29. K. M. Hu, Z. Y. Xue, Y. Q. Liu, H. Long, B. Peng, H. Yan, Z. F. Di, X. Wang, L. W. Lin, and W. M. Zhang, Small, 15: 1804337 (2019). Crossref
  30. W. Yang, G. Chen, Z. Shi, C.-C. Liu, L. Zhang, G. Xie, M. Cheng, D. Wang, R. Yang, D. Shi, K. Watanabe, T. Taniguchi, Y. Yao, Y. Zhang, and G. Zhang, Nat. Mater., 12: 792 (2013). Crossref
  31. T. Gao, X. Song, H. Du, Y. Nie, Y. Chen, Q. Ji, J. Sun, Y. Yang, Y. Zhang, and Z. Liu, Nat. Commun., 6: 6835 (2015). Crossref