ملخصات الأبحاث

نمو واسع النطاق للعوازل ثنائية الأبعاد

.L. Wang et al

  • Published online:

أتاح تطوير المواد ثنائية الأبعاد (2D) فرص تطبيقها في الأجهزة الإلكترونية، والإلكترونيات الضوئية، والأنظمة الكهروضوئية؛ لما لها من قدرة على توفير أجهزة أصغر حجمًا وأعلى سرعة، وأداء وظائف إضافية مقارنةً بأجهزة السيليكون التقليدية. وتعد القدرة على إنماء بلورات مفردة كبيرة وعالية الجودة من المكونات ثنائية الأبعاد - أي موصلات، وأشباه موصلات، وعوازل - خطوة ضرورية لاستخدام الأجهزة ثنائية الأبعاد في مجال الصناعة.

وقد ورد من قبل أن بلورات نيتريد البورون (hBN) السداسية، التي يبلغ سمك طبقاتها سمك ذرة واحدة، ذات الاستقرار الفائق، والسطح المستوي، والفجوة النطاقية الكبيرة، هي أفضل عازل ثنائي الأبعاد. إلا أن حجم بلورات نيتريد البورون المفردة ثنائية الأبعاد يكون عادةً أقل من ملليمتر واحد، ويرجع ذلك في الأساس إلى الصعوبات التي تكتنف إنماء هذه البلورات؛ ومنها التكون المفرط للأنوية في البلورة، وهو ما يحول دون نمو نواة واحدة إلى بلورات مفردة كبيرة؛ والتماثل الثلاثي لشبكة نيتريد البورون، الذي يؤدي إلى تكوين نطاقات متضادة التوازي وحدود مزدوجة على معظم الركائز.

في البحث المنشور، يقدم الباحثون نموًا ترسيبيًا فوقيًّا لطبقة أحادية من نيتريد البورون، مساحتها 100 سنتيمتر مربع، ومفردة البلورة على سطح مجاور من النحاس (110) منخفض التماثل، حٌصل عليه عن طريق تلدين رقاقة نحاس صناعية. تشير التوصيفات البنيوية، والحسابات النظرية إلى أن النمو الترسيبي الفوقي قد تحقق من خلال اقتران الحواف المتدرجة للنحاس <211> مع الحواف المتعرجة لنيتريد البورون، مما يكسر تكافؤ نطاقات نيتريد البورون متضادة التوازي، فيتيح بذلك محاذاة للنطاق أحادية الاتجاه بنسبة تفوق 99%.

هكذا، يبرهن الباحثون بوضوح الخصائص الحركية للنمو، والمحاذاة أحادية الاتجاه، والارتباط السلس لنطاقات نيتريد البورون، باستخدام تقنيات توصيفية على نطاق يتراوح بين المقياسين السنتيمتري والذري. ومن المتوقع أن تسهل نتائج الباحثين الاستخدام واسع النطاق للأجهزة ثنائية الأبعاد، وأن تمهد الطريق أمام النمو الترسيبي الفوقي لمجموعة كبيرة من المواد ثنائية الأبعاد ذات التماثل اللامركزي، مثل العديد من الكالكوجينيدات الثنائية الفلزية الانتقالية؛ لإنتاج بلورات مفردة كبيرة.