密歇根大学的加布·切里 电子工程和计算机科学博士后研究员王萍正在检查超高温分子束外延系统生长的单层六方氮化硼/石墨烯样品
这是第一种生产高质量、晶圆级六方氮化硼的方法，这一发现可能会加速下一代计算和LED设备的研究
鸣谢:Brenda Ahearn/密歇根大学工程、通信和营销学院 密歇根大学的一个研究小组开发出了第一种可靠、可扩展的方法，用于在石墨烯上生长单层六方氮化硼，这一发现可能会加快下一代电子产品和LED设备的研究
这种工艺可以用广泛使用的分子束外延工艺生产大块高质量的氮化硼，在《先进材料》的一项研究中有详细介绍
石墨烯-hBN结构可以为产生深紫外光的发光二极管供电，这在今天的发光二极管中是不可能的，U-M电气工程和计算机科学教授兼该研究的通讯作者泽天米说
深紫外led可以在包括激光和空气净化器在内的各种设备中实现更小的尺寸和更高的效率
“今天用于产生深紫外光的技术是汞氙灯，这种灯很热，体积大，效率低，并且含有有毒物质，”米说
“如果我们可以用LED产生这种光，我们可以看到紫外线设备的效率革命，就像我们看到LED灯泡取代白炽灯时一样
" 六方氮化硼是世界上最薄的绝缘体，而石墨烯是半金属材料中最薄的一种，半金属材料具有高度延展性的电气特性，对其在计算机和其他电子产品中的作用非常重要
将hBN和石墨烯结合在一起，形成光滑的单原子厚度的层，释放出奇异特性的宝库
除了深紫外发光二极管，石墨烯-hBN结构还可以实现量子计算设备、更小更高效的电子和光电子设备以及各种其他应用
“研究人员多年前就已经知道了氮化硼的特性，但在过去，获得研究所需薄片的唯一方法是从较大的氮化硼晶体中物理剥离它们，这是劳动密集型的，只能产生微小的片状材料，”米说
“我们的方法可以生长出基本上任何尺寸的原子级薄片，这开启了许多令人兴奋的新研究可能性
" 学分:密歇根大学 因为石墨烯和hBN非常薄，它们可以用来制造比现在可用的电子设备更小、更节能的电子设备
hBN和石墨烯的分层结构也可以表现出奇特的特性，可以在量子计算设备中存储信息，例如从导体转换为绝缘体或支持不寻常的电子自旋的能力
虽然研究人员过去曾试图使用溅射和化学气相沉积等方法合成薄层hBN，但他们很难获得均匀、精确有序的原子层，这是与石墨烯层正确结合所需的
“为了获得有用的产品，你需要一致、有序的hBN原子行，它们与下面的石墨烯对齐，而以前的努力无法实现这一点，”电气工程和计算机科学博士后研究员王萍说
“一些hBN整齐地下降，但许多区域是无序和随机排列的
" 由电子工程和计算机科学、材料科学和工程以及物理研究人员组成的团队发现，整齐排列的hBN原子在高温下比不良的锯齿状结构更稳定
有了这些知识，王开始进行分子束外延实验，这是一种将单个原子喷射到衬底上的工业过程
王使用了一种阶梯式的石墨烯基底——本质上是一种原子级的阶梯——并将其加热到约1600摄氏度，然后喷洒到单个的硼和活性氮原子上
结果远远超出了团队的预期，在石墨烯的梯形边缘形成了整齐有序的hBN接缝，这些接缝扩展成了宽带状材料
“用大量原始hBN做实验是多年来遥不可及的梦想，但这一发现改变了这一点，”米说
“这是2D量子结构走向商业化的一大步
" 如果没有不同学科的合作，这一成果是不可能实现的
支持一些工作的数学理论涉及到来自U-M和耶鲁大学的电子工程、计算机科学和材料科学与工程的研究人员
米的实验室开发了这种工艺，合成了这种材料，并表征了它与光的相互作用
然后，U-M大学的材料科学家和工程师以及俄亥俄州立大学的合作者详细研究了它的结构和电学特性
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