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凝聚态物理学进展 2022年第3期11卷 57-64页

作者：唐婷婷张军新疆大学物理科学与技术学院新疆乌鲁木齐

采用紧束缚方法研究了局域势调控下石墨烯/六方氮化硼异质结的能带结构及量子相变。结果表明,在给定石墨烯层内禀自旋轨道耦合强度时,石墨烯层处于量子自旋霍尔态而六方氮化硼层处于绝缘态,增大石墨烯层局域势,系统会从量子自旋霍尔态... 详细信息

采用紧束缚方法研究了局域势调控下石墨烯/六方氮化硼异质结的能带结构及量子相变。结果表明,在给定石墨烯层内禀自旋轨道耦合强度时,石墨烯层处于量子自旋霍尔态而六方氮化硼层处于绝缘态,增大石墨烯层局域势,系统会从量子自旋霍尔态变到半导体态。调节六方氮化硼层局域势可以使异质结产生新的无间隙边缘态,从而使系统中石墨烯层的量子自旋霍尔态变成由层内和层间的边缘态共同构成的量子自旋霍尔态。

关键词：石墨烯/h-bn异质结内禀自旋轨道耦合局域势量子自旋霍尔态

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二维六方氮化硼及其异质结的CVD生长调控

二维六方氮化硼及其异质结的CVD生长调控

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作者：李曼华中科技大学

学位级别：硕士

二维材料由于其独特的结构和优异的性质以及潜在的应用前景受到极大的关注,其中二维六方氮化硼(h-bn)是典型的绝缘体,具有出色的热稳定性、化学惰性、独特的电子和光学特性以及5.97 eV的宽带隙。另外,二维h-bn表面平整,无悬挂键和势阱,... 详细信息

二维材料由于其独特的结构和优异的性质以及潜在的应用前景受到极大的关注,其中二维六方氮化硼(h-bn)是典型的绝缘体,具有出色的热稳定性、化学惰性、独特的电子和光学特性以及5.97 eV的宽带隙。另外,二维h-bn表面平整,无悬挂键和势阱,也被认为是一种可以与其他二维材料进行集成的理想衬底。目前,化学气相沉积技术是实现大面积、高质量及均匀的二维h-bn薄膜的有效方法,但是所生长的h-bn还存在晶畴尺寸小,晶界数量过多导致其绝缘性能退化的问题。并且,因对其生长机制的理解模糊,要在商用多晶铜箔上生长大尺寸的二维h-bn单晶仍是具有挑战性的。基于此,本文通过对合成策略的改进和生长过程的调控,制备了大尺寸的二维h-bn单晶,并以此为衬底,合成了石墨烯/h-bn异质结,主要研究内容如下:1.我们提出了在商用多晶铜箔上利用纳米颗粒辅助生长大尺寸二维h-bn单晶的合成策略。研究发现,通过预氧化引入的纳米颗粒可以抑制h-bn的成核密度,从0 mm降低至0 mm,并因此合成出横向尺寸达0μm的h-bn单晶。此外,我们首次发现h-bn的成核密度在极端退火条件下出现了先降低后增加的趋势,表明存在竞争诱导的成核抑制了h-bn在铜箔上的成核密度。这种生长机制对于h-bn和石墨烯的合成具有普遍性,这可能也为未来大尺寸石墨烯/h-bn异质结的合成提供了基础。2.利用化学气相沉积(CVD)生长的大尺寸二维h-bn单晶作为衬底,通过等离子体辅助生长石墨烯/h-bn异质结,降低了石墨烯的生长温度。通过拉曼和紫外-可见吸收光谱证实了异质结结构的存在,并对生长过程中发生的刻蚀进行了初步地分析。

关键词： h-bn 化学气相沉积纳米颗粒等离子体石墨烯/h-bn异质结

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