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2023년 3월 6일 특집

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작성자: Ingrid Fadelli, Tech Xplore

규슈대학교, 산업기술종합연구소(AIST), 일본 오사카대학교 연구진은 최근 다양한 2D 구조를 통합하는 데 사용할 수 있는 재료인 다층 육방정계 질화붕소(hBN)를 합성하기 위한 새로운 전략을 도입했습니다. 고유한 특성을 유지하면서 전자 장치의 재료를 보호합니다. Nature Electronics에 발표된 논문에 요약된 그들의 제안된 접근 방식은 새로운 고성능 그래핀 기반 장치의 제조를 촉진할 수 있습니다.

연구를 수행한 연구원 중 한 명인 Hiroki Ago는 Tech Xplore에 "원자적으로 평평한 2D 절연체 hBN은 2D 재료를 전자 장치에 통합하기 위한 핵심 재료"라고 말했습니다. "예를 들어, 단층 그래핀에서 가장 높은 캐리어 이동도는 다층 hBN으로 샌드위치된 경우에만 달성됩니다. 꼬인 이중층 그래핀에서 관찰되는 초전도성은 환경으로부터 격리하기 위해 다층 hBN도 필요합니다."

그래핀 기반 장치 제조에 대한 가치 외에도 hBN은 장치에 전이금속 디칼코게나이드(TMD)를 통합하여 강력한 광발광 및 높은 캐리어 이동성을 달성하는 데에도 사용할 수 있습니다. 모아레 물리학에 초점을 맞춘 연구를 수행하는 데에도 유용할 수 있습니다.

다양한 용도에도 불구하고 지금까지 고품질 hBN의 합성은 특히 다른 2D 재료의 합성에 비해 어려운 것으로 입증되었습니다. 기존 방법으로 생산된 hBN은 일반적으로 너무 얇거나 균질하지 않습니다.

Ago는 "화학 기상 증착(CVD)을 사용하여 유망한 결과를 얻었지만 단층 hBN에만 국한되어 있지만 단층 hBN은 환경 영향을 차단할 만큼 두껍지 않습니다"라고 말했습니다. "따라서 B와 N 종과 촉매 기질 사이의 복잡한 상호 작용으로 인해 hBN의 두께를 제어하는 ​​것은 여전히 ​​​​어려운 일입니다."

Ago와 그의 동료들이 최근 연구한 주요 목적은 다양한 장치의 요구 사항을 충족하는 다양한 규모에서 균일한 두께를 가진 hBN을 생산하기 위한 전략을 식별하는 것이었습니다. 또한 팀은 합성된 hBN을 그래핀과 성공적으로 통합하여 웨이퍼 규모에서 안정적이고 성능이 뛰어난 장치를 달성하기를 원했습니다.

그들이 고안한 전략은 hBN 및 기타 2D 재료를 성장시키는 데 일반적으로 사용되는 화학 공정인 CVD를 기반으로 합니다. 이 프로세스는 이전 연구에서 적용되었지만 항상 균질하고 좋은 품질의 hBN이 생성되는 것은 아닙니다.