中國粉體網(wǎng)訊  中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結(jié)研究取得新進展,，研究員謝曉明領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊采用化學(xué)氣相沉積（CVD）方法成功制備出單原子層高質(zhì)量石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結(jié),，并將其成功應(yīng)用于WSe2/MoS2 二維光電探測器件,。研究論文Synthesis of High-Quality Graphene and Hexagonal Boron Nitride Monolayer In-Plane Heterostructure on Cu–Ni Alloy 于5月19日在Advanced Science上發(fā)表,。

石墨烯（graphene）和六方氮化硼（h-BN）結(jié)構(gòu)相似但電學(xué)性質(zhì)迥異,。由于石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結(jié)在基礎(chǔ)研究和器件探索方面具有重要潛力，因而備受學(xué)術(shù)界關(guān)注,。graphene/h-BN平面異質(zhì)結(jié)的制備一般采用依次沉積石墨烯和h-BN,，或者相反次序來實現(xiàn)，由于后續(xù)薄膜形核控制困難以及生長過程中反應(yīng)氣體很容易對前序薄膜產(chǎn)生破壞,，因而目前文獻報告graphene/h-BN平面異質(zhì)結(jié)的質(zhì)量不盡如人意,。上海微系統(tǒng)所信息功能材料國家重點實驗室的盧光遠、吳天如等人基于銅鎳合金襯底生長高質(zhì)量h-BN和石墨烯薄膜的研究基礎(chǔ),，通過先沉積h-BN單晶后生長石墨烯,，成功制備了高質(zhì)量石墨烯/h-BN平面異質(zhì)結(jié)。

由于銅鎳合金上石墨烯生長速度極快,，較短的石墨烯沉積時間減小了對石墨烯薄膜生長過程中對h-BN薄膜的破壞,。同時由于銅鎳合金優(yōu)異的催化能力，在提高氮化硼單晶結(jié)晶質(zhì)量的同時消除了石墨烯的隨機成核,，使得石墨烯晶疇只在三角狀h-BN單晶疇的頂角處形核并沿著h-BN邊取向生長,。課題組與美國萊斯大學(xué)教授Jun Lou等團隊合作，利用合作培養(yǎng)博士研究生計劃,，在高質(zhì)量石墨烯/h-BN平面異質(zhì)結(jié)的基礎(chǔ)上,，以石墨烯作為接觸電極，h-BN作為絕緣襯底,，制備了WSe2/ MoS2 二維光電探測器,，驗證了石墨烯/h-BN平面異質(zhì)結(jié)的質(zhì)量和電學(xué)性能,，為基于該異質(zhì)結(jié)材料平臺開展基礎(chǔ)研究和二維邏輯集成電路應(yīng)用探索提供了基礎(chǔ)。

該項工作得到了科技部重大專項“晶圓級石墨烯電子材料與器件研究”以及中科院和上海市科委相關(guān)研究計劃的資助,。

圖1 高質(zhì)量graphene/h-BN平面異質(zhì)結(jié)的CVD制備 

圖2 Graphene/h-BN平面異質(zhì)結(jié)上的WSe2/MoS2光電器件應(yīng)用