基础科学研究所 一层六方氮化硼呈鸡丝状，由硼(B，粉色)和氮(N，蓝色)交替形成
根据各层是如何堆积在一起的，材料呈现不同的排列:AA、AB、AC、AA’、AB’和AC’
团队达成并研究了一个AA？/AB首次堆叠边界
信用:IBS 在二维电子领域，过去的标准是石墨烯是主角，六方氮化硼(hBN)是它的绝缘无源支撑
基础科学研究所多维碳材料中心(CMCM)的研究人员发现，hBN的角色可能会发生变化
他们报告说，以一种特殊的方式堆叠超薄的hBN片形成了一个零带隙的导电边界
换句话说，同样的材料作为良好的绝缘体，可以阻挡电子流，也可以在特定的位置导电
发表在《科学进展》杂志上的这一结果有望通过让hBN在二维电子学中发挥更积极的作用来提高人们对它的兴趣
与石墨烯类似，hBN是一种具有高化学、机械和热稳定性的二维材料
血红蛋白片像一根铁丝，由交替的硼和氮原子组成的六边形环组成，紧密结合在一起
然而，与石墨烯不同，hBN是一种带隙大于5电子伏的绝缘体，这限制了它的应用
“相对于石墨烯的广泛应用，六方氮化硼通常被认为是一种惰性材料，在很大程度上被限制为二维材料器件的衬底或电子阻挡层
“当我们开始这项研究时，我们确信降低hBN的带隙可以赋予这种材料石墨烯的多功能性，”第一作者朴孝洙说
由于其强共价硼-氮键和化学惰性，降低hBN带隙的几种尝试大多无效
IBS研究人员与韩国世宗大学蔚山国家科学技术研究所(UNIST)和新加坡南洋理工大学的同事合作，成功地产生了几个带隙为0电子伏的hBN层的特定堆叠边界
在六方氮化硼(hBN)片的堆叠边界处形成一个导电通道，该六方氮化硼片似乎是用长方形六边形环缝合在一起的
它将位于硼原子上方的所有氮原子和位于氮原子上方的所有硼原子以完全对齐的位置(通道的左侧)和另一种结构连接起来，在这种结构中，一半的原子位于下片环的中心上方，另一半与下面的原子重叠(通道的右侧)
信用:IBS 原子级清晰的六方氮化硼的透射电子显微镜图像
AA’和AB之间的零带隙通道在(b)中用黄色虚线表示，在(c)、(d)和(e)中也以高分辨率表示
信用:IBS 根据hBN片的堆叠方式，材料可以采用不同的配置
例如，在所谓的AA’排列中，一层中的原子直接排列在另一层中的原子的顶部，但是连续的层被旋转，使得硼位于氮上，氮位于硼原子上
在另一种被称为AB的布局中，一层的一半原子直接位于下一层六边形环的中心，而其他原子与下面的原子重叠
该研究小组首次报道了原子级尖锐的原子层/原子层堆积边界，这些边界是由化学气相沉积法生长的几层六方氮化硼形成的
其特征是一行长方形的六边形环，这个特定的边界具有零带隙
为了证实这一结果，该研究通过透射电子显微镜、密度泛函理论计算和从头分子动力学模拟进行了多次模拟和测试
相应的作者李宗勋指出:“原子导电沟道无限扩大了氮化硼的应用范围，并为全hBN或全二维纳米电子器件开辟了新的可能性。”
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