西安交大科研人员在垂直结构hBN/BAlN异质结电学特性研究方面取得重要进展

 六方氮化硼(hBN)材料作为新兴类石墨烯超宽带隙半导体，具有无悬挂键的二维层状结构。该特性使得其在作为功能型衬底与其他材料构成异质结构中具有极大潜力，hBN异质结构的研究也拓展了hBN材料在深紫外光电领域的应用。

近日，西安交通大学电信学部电子学院青年教师李强副教授等人，在基于前期成功制备不同Al组分掺杂BAlN薄膜的基础上，制备了hBN/B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">1-x}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">x}N异质结，并对其电学特性进行了系统研究。通过对B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">1-x}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">x}N中的铝组分进行调控，优选出h-BN/B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.89}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.11}N结构，研究表明该结构同时具有高晶格匹配度，低的形成能，优异的异质结整流特性。该工作给出了h-BN/B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.89}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.11}N异质结能带匹配中的导带偏移(CBO)与价带偏移(VBO)数值，同时证明其具有type-II能带匹配结构。并通过第一性原理分析揭示了该异质结的能带变化规律，界面的电荷转移与内建电场的形成。该工作通过实验和理论研究，为后续异质结型深紫外器件的设计和应用提供了理论指导。

图1.  h-BN/B_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.89}Al_{portant; overflow-wrap: break-word !important;">0.11}N异质结的电学能带匹配：理论预测与实验验证的type-II能带结构。

近期该研究成果以“垂直结构hBN/B1-xAlxN异质结电学特性研究” portant; overflow-wrap: break-word !important;">(Electronic Properties of Vertically Stacked h‑BN/B_1−xAl_xN Heterojunction on Si(100) )为题发表在期刊《应用材料&界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)上。电子学院博士生陈冉升和李强副教授为本论文共同第一作者，西安交通大学先进光电所云峰教授、西安电子科技大学郝跃院士、英国谢菲尔德大学Tao Wang教授为本论文的共同通讯作者。

青年教师李强课题组致力于六方氮化硼材料的制备与深紫外光电器件的研究，在基于hBN材料的深紫外DBR与电阻开关器件等相关研究中取得了显著的成果。近期针对六方氮化硼薄膜材料的掺杂、剥离等方面取得了一系列原创性进展，相关工作发表在Advanced Functional Materials, Applied Surface Science等期刊上。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c22374