六方氮化硼(hBN)材料作為新興類石墨烯超寬帶隙半導(dǎo)體，具有無懸掛鍵的二維層狀結(jié)構(gòu)。該特性使得其在作為功能型襯底與其他材料構(gòu)成異質(zhì)結(jié)構(gòu)中具有極大潛力，hBN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究也拓展了hBN材料在深紫外光電領(lǐng)域的應(yīng)用。

近日，西安交通大學(xué)電信學(xué)部電子學(xué)院青年教師李強(qiáng)副教授等人，在基于前期成功制備不同Al組分摻雜BAlN薄膜的基礎(chǔ)上，制備了hBN/B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">1-x}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">x}N異質(zhì)結(jié)，并對(duì)其電學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。通過對(duì)B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">1-x}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">x}N中的鋁組分進(jìn)行調(diào)控，優(yōu)選出h-BN/B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.89}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.11}N結(jié)構(gòu)，研究表明該結(jié)構(gòu)同時(shí)具有高晶格匹配度，低的形成能，優(yōu)異的異質(zhì)結(jié)整流特性。該工作給出了h-BN/B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.89}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.11}N異質(zhì)結(jié)能帶匹配中的導(dǎo)帶偏移(CBO)與價(jià)帶偏移(VBO)數(shù)值，同時(shí)證明其具有type-II能帶匹配結(jié)構(gòu)。并通過第一性原理分析揭示了該異質(zhì)結(jié)的能帶變化規(guī)律，界面的電荷轉(zhuǎn)移與內(nèi)建電場(chǎng)的形成。該工作通過實(shí)驗(yàn)和理論研究，為后續(xù)異質(zhì)結(jié)型深紫外器件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。

圖1.  h-BN/B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.89}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.11}N異質(zhì)結(jié)的電學(xué)能帶匹配：理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的type-II能帶結(jié)構(gòu)。

近期該研究成果以“垂直結(jié)構(gòu)hBN/B1-xAlxN異質(zhì)結(jié)電學(xué)特性研究” portant; overflow-wrap: break-word !important;">(Electronic Properties of Vertically Stacked h?BN/B_1−xAl_xN Heterojunction on Si(100) )為題發(fā)表在期刊《應(yīng)用材料&界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)上。電子學(xué)院博士生陳冉升和李強(qiáng)副教授為本論文共同第一作者，西安交通大學(xué)先進(jìn)光電所云峰教授、西安電子科技大學(xué)郝躍院士、英國(guó)謝菲爾德大學(xué)Tao Wang教授為本論文的共同通訊作者。

青年教師李強(qiáng)課題組致力于六方氮化硼材料的制備與深紫外光電器件的研究，在基于hBN材料的深紫外DBR與電阻開關(guān)器件等相關(guān)研究中取得了顯著的成果。近期針對(duì)六方氮化硼薄膜材料的摻雜、剝離等方面取得了一系列原創(chuàng)性進(jìn)展，相關(guān)工作發(fā)表在Advanced Functional Materials, Applied Surface Science等期刊上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c22374