二维h-BN材料p型可掺杂性研究

掺杂对提高半导体材料的载流子浓度,改善半导体器件性能具有关键意义。理论上,通过计算带电缺陷形成能和电荷转移能级可以预测半导体材料中的p型掺杂是否容易实现。本文基于广义梯度近似理论,利用第一性原理方法,结合二维带电缺陷校正技术,并使用维也纳第一性原理计算软件(VASP)系统计算了二维六方氮化硼(h-BN)中的几种掺杂体系,包括X B体系(X=Be,Mg,Ca,Sr)和Y N体系(Y=C,Si,Ge)共7种潜在的p型掺杂体系的缺陷性质。计算结果表明,SiN缺陷的受主离子化能为0.8 eV,表现为准浅能级受主,而其它6种缺陷均为深能级受主,无法为h-BN提供有效p型载流子。SiN具有较高的缺陷形成能,因而只能靠离子注入等非平衡方式掺入到h-BN中。

介质衬底上生长h-BN二维原子晶体的研究进展

六方氮化硼(h-BN)二维原子晶体以其独特的结构、优异的性质以及广泛的应用前景引起了人们的普遍关注。高质量h-BN材料的制备是其性质研究与实际应用的前提。机械剥离的h-BN尺寸有限,普遍采用的化学气相沉积(CVD)技术通常以过渡金属为衬底,器件应用时需要将h-BN转移到其它衬底上。因此,在介质衬底上直接生长h-BN成为二维材料研究领域的一个重要发展方向。本文总结了近年来介质衬底(包括:Si基衬底、蓝宝石衬底和石英衬底等)上直接生长h-BN二维原子晶体的主要进展。人们采用CVD、金属有机气相外延法(MOVPE)、物理气相沉积法(PVD)等方法,通过提高生长温度、衬底表面处理、两步生长等工艺实现了介质衬底上直接生长h-BN。此外,还介绍了介质衬底上h-BN二维原子晶体的主要应用。

二维BN材料中n型掺杂探索:基于第一性原理的带电缺陷计算

半导体材料的有效掺杂可为半导体器件的成功应用提供保障。理论上,通过计算缺陷形成能和电荷转移能级可以预测掺杂的难易性以及缺陷能级的深浅性。基于密度泛函理论,结合二维带电缺陷计算方法,系统计算二维BN材料中四种(C B,Si B,Ge B,Sn B)潜在n型掺杂体系的缺陷性质。结果表明,C B(Sn B)体系最稳定价态为+1价(-1价)和0价,而Si B,Ge B体系最稳定价态为+1价,0价和-1价,C B,Si B与Ge B体系相应的施主离子化能为2.00 eV,3.57 eV和4.06 eV,均表现为深能级施主,很难为BN提供n型载流子。另外,C B体系在宿主BN为p型掺杂时+1价态具有负形成能,将会严重降低BN p型掺杂效率及空穴导电率。该研究结果可为实验上对二维BN进行掺杂尝试提供理论依据。

类石墨烯结构二维氮化硼材料:结构特性、合成方法、性能及应用

石墨烯的发现和成功制备引起了人们对二维材料的研究热潮。六方氮化硼(h-BN)薄膜作为类石墨烯结构的二维层状材料,也是当前的研究热点。介绍了h-BN及其相应的低维纳米结构,并概述了近期对二维BN纳米材料的形貌、合成、性能和应用的研究进展。目前对一维和二维纳米材料的研究表明,BN纳米材料具有诸多优异性能,包括高温稳定性、低介电常数、高力学性能、高热导率、高硬度和高耐腐蚀性,BN纳米材料系统已成为最具前景的非碳纳米系统,在不远的将来将有广泛的应用。

六方氮化硼在二维晶体微电子器件中的应用与进展

六方氮化硼(h-BN)因其优异的性能和潜在的应用前景而受到广泛关注。着眼于h-BN在微电子器件领域中的发展与应用,总结了近年来国内外通过化学气相沉积(CVD)方法实现hBN的高质量、大规模可控制备及图形化的代表性工作。围绕h-BN的高介电常数、原子级平滑表面、高导热性和高稳定性,重点介绍了h-BN在二维晶体介电衬底、半导体器件热管理平台以及集成电路封装材料中应用的研究进展,并简述了将h-BN应用于隧穿器件和存储阵列的研究成果。最后,对h-BN在新型微电子器件大规模应用的已有成果进行总结,并展望了该领域未来的研究与发展方向。