Synthese van 2D-materiaal met een groot oppervlak: de atoomlaag duwt het oppervlak op een steenworp afstand

Het bestuderen van de kinetiek van borofeenvorming in lage-energie-elektronenmicroscopie toont aan dat oppervlaktestappen gebundeld zijn tijdens de borofeenvorming, wat resulteert in langwerpige en uitgebreide borofeendomeinen met een uitzonderlijke structurele orde. Credit: ACS Nano (2021). DOI: 10.1021 / acsnano.1c00819

Het team onder leiding van UDE’s prof. Michael Horn-von Hoegen streeft naar het produceren van een zo dun mogelijke boorlaag, het zogenaamde borofeen, omdat het eigenschappen belooft die de constructie van tweedimensionale transistors mogelijk maken. De tot nu toe gebruikte moleculaire bundelepitaxie resulteert in veel te kleine domeinen. Voor nauwkeuriger onderzoek en voor gebruik in de technologie zijn echter grotere gebieden nodig.

Met hun nieuw ontwikkelde methode van door segregatie versterkte epitaxie, gebruikt het team borazinegas en een iridiumsubstraat. De essentiële componenten van borazine zijn boor- en stikstofatomen die zijn gerangschikt in een hexagonale honingraatstructuur. Door het iridiummonster te verwarmen in een borazinehoudende omgeving, hechten de boormoleculen zich aan het oppervlak, waarna de stikstof verdampt. Boven 1100 ° C komt het boor in het iridium terecht, omdat het bij zulke hoge temperaturen het iridium als een spons extra booratomen kan opnemen – tot een kwart van zijn eigen volume. Als het systeem is afgekoeld, slaat borofeen – de enkel-atoomlaag van boor – neer op het oppervlak van het iridiumkristal. Daarbij groeit het niet verder dan de oppervlaktestappen van het onderliggende kristal, maar duwt het ze in alle richtingen weg om zo groot mogelijke gebieden te vormen.

Volgende stap: onthechting

Experts van het Interdisciplinary Center for Analytics on the Nanoscale (ICAN), geleid door professor Frank-J. Meyer zu Heringdorf, konden zonder twijfel aantonen dat de gebieden uitsluitend uit booratomen bestaan ​​en dat de stikstof uit het monster is verdwenen.

In een volgende stap willen de onderzoekers onderzoeken hoe het borofeen losgemaakt kan worden van het iridiumsubstraat.