二维六方氮化硼2Dh-BN生产方法

天元航材化工原料厂家的小编今天给大家介绍下关于二维六方氮化硼2Dh-BN生产方法的相关介绍，二维六方氮化硼（2DH-BN）是一种结构与石墨烯相似的材料，具有潜在的应用，例如光子学，燃料电池和二维异质结构衬底。2DH-BN与石墨烯同构，但石墨烯导电，而2DH-BN是宽带隙绝缘体。
2DH-BN薄膜的特性在很大程度上取决于薄膜的质量。高质量2DH-BN的大面积合成一直是一个挑战。特别地，多晶H-BN的小晶粒尺寸导致许多晶界，这导致电荷陷阱和更高的表面粗糙度。

二维H-BN的生产可分为自上而下和自下而上。在自下而上的方法中，薄膜生长或沉积在表面上。在自上而下的方法中，大型结构会减少，直到达到所需的状态或结构为止。

一、自上而下的方法
自顶向下方法背后的总体思路是，采用大量的H-BN块，然后打破六边形层之间的范德华力，并分离所得的二维H-BN切片。这些技术主要包括机械和化学汽提方法。
在机械剥离中，H-BN原子片物理拉伸或彼此分离。例如，使用常规胶带剥离石墨烯片是最公知的机械剥离方法之一。类似的技术也可用于制造h-BN膜。通常，机械剥离法可以被认为是制备h-BN纳米管的简单方法，但是它们的生产率可能较低，并且制造结构的尺寸通常受到限制。另一方面，已经发现，与化学方法相比，使用这种方法产生的纳米片上的缺陷数量更少。
化学汽提是在液体溶剂中进行的。超声波处理用于分解H-BN晶体中的范德华力，从而使溶剂分子扩展原子层。尽管样品易于污染，但这些方法非常简单，并且比机械剥离的产率更高。
二、自下而上的方法
1\化学气相沉积
化学气相沉积（CVD）是一种自下而上的化学沉淀方法，用于制备高质量的纳米级薄膜。在化学气相沉积中，衬底暴露于前体，该前体在晶片的表面上反应以产生所需的薄膜。该反应还经常产生有毒的副产物。历史上，超高真空CVD（UHVCVD）已用于在过渡金属上进行薄H-BN沉积。近来，H-BN化学气相沉积在高压下在金属表面上也已经成功。
化学气相沉积取决于活性前体的使用。对于H-BN，有气体，液体和固体形式可供选择，每种形式各有优缺点。气态前体，例如BF3/NH3，BCl3/NH3和B2H6/NH3，是有毒的，需要小心部署气体比例以保持1∶1B/N化学计量比。液体前体（例如环硼氮烷）具有相等量的硼和氮，并且不会产生剧毒的副产物。然而，它们对水敏感并且容易水解。该缺点可以通过升高温度来弥补，但是更高的温度也导致反应速率的增加。最后，对于固体前体，硼烷稳定，化学计量比为1∶1。缺点是它会分解成高反应性的BH2NH2，并在室温下聚合。因此，纯硼烷不能用作前体，应与BH2NH2和环硼烷混合使用。
根据其操作条件，化学气相沉积可分为大气压化学气相沉积（APCVD），低压化学气相沉积（LPCVD）和超高真空化学气相沉积。更高的真空度要求更复杂的设备和更高的运营成本，而更高的压力会导致更快的增长。对于H-BN，APCVD无法精确控制层数。目前，至少需要LPCVD来生产大面积单层H-BN。
基材的选择在化学气相沉积中很重要，因为生产中的薄膜必须粘附在表面上。与石墨烯一样，过渡金属（例如铜或镍）是H-BN中CVD衬底的常见选择。铂金还用作硅片，铁箔和钴。催化过渡金属晶片材料的一个缺点是需要将最终产品转移到诸如硅的目标衬底上。该过程通常会损坏或污染胶片。一些氮化硼薄膜已经在硅，SiO2/Si和蓝宝石上生长。
H-BN膜上畴的取向受基底材料及其取向的选择影响。通常，畴在LPCVD方法中为三角形，而在APCVD方法中为三角形，截头或六边形。通常，这些畴是随机取向的，但是h-Bn畴与铜（100）或（111）表面晶格严格对齐。对于CU（110），对准不太严格，但在毫米距离处仍然很牢固。
2\物理气相沉积
溅镀
在溅射中，用高能粒子轰击所需膜材料的固体靶，以在面对该靶的晶片上产生薄膜。氩离子束已被用于在铜箔上溅射H-Bn以产生高质量的薄膜层，并且N2/Ar中的硼磁控溅射已被用于在钌上生长高质量H-Bn。该过程产生了一个两原子层厚的膜；可以通过交替进行室温沉积和退火循环来生长较厚的薄膜。
3\协同极化
当将硼和氮源（例如非晶氮化硼）夹在钴或镍膜与二氧化硅之间时，可以通过在真空中退火异质结构，在金属表面上生长原子薄的H-BN膜。硼和氮原子溶解在金属块中，扩散穿过薄膜，并沉积在表面上。这样，避免了使用非常规或有毒的前体。
三、其他
在分子束外延（MBE）中，加热的气态元素凝结到晶片上。分子束外延已用于在镍箔上生长元素B和N中的H-Bn膜。
熔融的氧化硼与气态氨反应，在反应界面处形成超薄H-BN膜。膜厚增加到20-30nm，此后过程终止，冷却器件，氧化硼可溶于水。
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