中國科學(xué)院上海微系統與信息技術(shù)研究所石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結研究取得新進(jìn)展，研究員謝曉明領(lǐng)導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，并將其成功應用于WSe2/MoS2 二維光電探測器件。
石墨烯（graphene）和六方氮化硼（h-BN）結構相似但電學(xué)性質(zhì)迥異。由于石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結在基礎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)結的制備一般采用依次沉積石墨烯和h-BN，或者相反次序來(lái)實(shí)現，由于后續薄膜形核控制困難以及生長(cháng)過(guò)程中反應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)結的質(zhì)量不盡如人意。
上海微系統所信息功能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室的盧光遠、吳天如等人基于銅鎳合金襯底生長(cháng)高質(zhì)量h-BN和石墨烯薄膜的研究基礎，通過(guò)先沉積h-BN單晶后生長(cháng)石墨烯，成功制備了高質(zhì)量石墨烯/h-BN平面異質(zhì)結。由于銅鎳合金上石墨烯生長(cháng)速度極快，較短的石墨烯沉積時(shí)間減小了對石墨烯薄膜生長(cháng)過(guò)程中對h-BN薄膜的破壞。同時(shí)由于銅鎳合金優(yōu)異的催化能力，在提高氮化硼單晶結晶質(zhì)量的同時(shí)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(zhù)h-BN邊取向生長(cháng)。
課題組與美國萊斯大學(xué)教授Jun Lou等團隊合作，利用合作培養博士研究生計劃，在高質(zhì)量石墨烯/h-BN平面異質(zhì)結的基礎上，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)結的質(zhì)量和電學(xué)性能，為基于該異質(zhì)結材料平臺開(kāi)展基礎研究和二維邏輯集成電路應用探索提供了基礎。
圖1 高質(zhì)量graphene/h-BN平面異質(zhì)結的CVD制備
圖2 Graphene/h-BN平面異質(zhì)結上的WSe2/MoS2光電器件應用
資料來(lái)源：上海微系統與信息技術(shù)研究所
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