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2023 年 3 月 6 日の特集

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イングリッド・ファデリ著、Tech Explore

日本の九州大学、産業技術総合研究所（AIST）、大阪大学の研究者らは最近、異なる2Dを統合するために使用できる材料である多層六方晶窒化ホウ素（hBN）を合成するための新しい戦略を導入した。独自の特性を維持しながら、電子デバイスの材料に使用されます。 Nature Electronics に掲載された論文で概説されている彼らの提案されたアプローチは、新しい高性能グラフェンベースのデバイスの製造を容易にする可能性があります。

「原子的に平坦な2D絶縁体hBNは、2D材料を電子デバイスに統合するための重要な材料です」と、この研究を実施した研究者の1人であるヒロキ・アゴ氏はTech Xploreに語った。 「例えば、単層グラフェンにおける最高のキャリア移動度は、多層hBNによって挟まれた場合にのみ達成されます。ねじれた二層グラフェンで観察される超伝導には、環境から隔離するために多層hBNも必要です。」

hBN は、グラフェンベースのデバイスを製造するための価値に加えて、遷移金属ジカルコゲニド (TMD) をデバイスに統合するために使用することもでき、強力なフォトルミネッセンスと高いキャリア移動度を実現します。 また、モアレ物理学に焦点を当てた研究を実施する場合にも役立ちます。

多くの用途があるにもかかわらず、これまでのところ、高品質の hBN の合成は、特に他の 2D 材料の合成と比較して困難であることが判明しています。 既存の方法を使用して製造された hBN は一般に薄すぎるか、均一ではありません。

「化学蒸着（CVD）を使用して有望な結果が達成されていますが、それは単層hBNに限定されていますが、単層hBNは環境への影響を遮蔽できるほど十分な厚さではありません」とAgo氏は述べた。 「したがって、B種およびN種と触媒基材との間の複雑な相互作用のため、hBNの厚さを制御することは依然として困難です。」

Agoらによる最近の研究の主な目的は、さまざまなデバイスのニーズを満たすさまざまなスケールで均一な厚さのhBNを製造する戦略を特定することであった。 チームはまた、合成された hBN とグラフェンの統合を成功させ、信頼性が高く高性能なデバイスをウェーハスケールで実現したいと考えていました。

彼らが考案した戦略は、hBN やその他の 2D 材料の成長に一般的に使用される化学プロセスである CVD に基づいています。 このプロセスは以前の研究でも適用されましたが、常に均質で高品質の hBN が得られるとは限りませんでした。