我国学者提出倾斜台阶面制备多层菱方氮化硼单晶新方法

　　

图 （a）厚层菱方氮化硼单晶台阶控制生长原理示意图；（b）厚层单晶铁电擦写功能演示

　　在国家自然科学基金项目（批准号：52025023、51991344）等资助下，中国科学院物理研究所白雪冬研究员、北京大学刘开辉教授与中国科学院物理研究所王理副研究员等人合作，在多层菱方氮化硼单晶制备研究方面取得进展，相关研究成果以“倾斜边缘外延铁电单晶菱方氮化硼（Bevel-edge epitaxy of ferroelectric rhombohedral boron nitride single crystal）”为题，于2024年5月1日发表在《自然》（Nature）上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07286-3。

　　后摩尔时代，二维层状材料因具有极限尺度的栅控能力和系列新奇的量子性质，为超高集成度的电子学器件开发提供了材料基础。作为二维材料家族的重要成员，菱方氮化硼具备宽电学带隙、低介电损耗、表面原子级平整以及稳定的纵向极化等优点，有望应用于未来电子学逻辑运算和数据存储器件。然而，相较于日益成熟的晶圆级单层单晶氮化硼制备技术，如何在实现晶畴面内取向协同的同时，精准控制多层氮化硼中每一层的排列方式，得到热力学亚稳定的菱方堆垛构型，迄今为止仍缺乏可用的方法。

　　该研究团队提出了一种表面倾斜高台阶调控多层菱方氮化硼单晶的制备策略。通过在单晶镍衬底上构造倾斜的高台阶，逐层锁定氮化硼晶畴的层间滑移矢量，最终得到了4×4 cm²的单晶菱方氮化硼薄膜，并基于该材料演示了铁电畴擦写功能。此方法可推广制备多种堆垛可控的叠层二维单晶材料，为基于多功能叠层二维晶体的先进器件应用提供材料策略。

　　该研究利用金属表面倾斜的高台阶面外延生长二维菱方氮化硼单晶薄膜，为实现堆垛可控的叠层二维单晶制备提供了一条普适的路径。