晶圆级单晶六方氮化硼单层

【引言】
超薄二维半导体层状材料被认为能够有效扩展集成电路晶体管的摩尔定律。目前二维半导体面临的关键挑战是如何避免在邻近电介质中形成电荷散射和trap位点。越来越多的研究表明，六方氮化硼（hBN）的绝缘范德瓦尔斯层可以提供优异的界面介电性，同时有效减少电荷散射。然而，如何在晶圆上实现可靠的单晶六方氮化硼薄膜生长就成为工业上必须进行攻关的技术难点。
【成果简介】
台湾国立交通大学的Wen-Hao Chang、台积公司（TSMC）的Lain-Jong Li以及美国莱斯大学的B. I. Yakobson（共同通讯作者）等人联合发文报道了蓝宝石晶圆上成功外延生长单晶六方氮化硼单层。以往理论认为，六方氮化硼单层无法在高对称的铜（111）金属表面实现单向生长。然而，研究人员却意外发现六方氮化硼与铜（111）横向对接（lateral docking）之后，可以增强六方氮化硼的外延生长，并保证了该外延生长是单向的。研究还发现，由此制备的单晶六方氮化硼可以集成到二硫化钼和二氧化铪之间作为界面层，能够大大增强晶体管的电学性能。该研究认为，这一可用于生产晶圆级单晶六方氮化硼的方法为实现新型二维电子器件奠定了基础。2020年03月04日，相关成果以题为“Wafer-scale single-crystal hexagonal boron nitride monolayers on Cu (111)”的文章在线发表在Nature上。