了解什么是二維材料hBN氮化硼

2024-01-17 03:24:00

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二維材料hBN：基本物性

六方氮化硼（hexagonal boron nitride，縮寫為hBN）是一種二維材料。其中的h特指的就是六方。

還有其他的氮化硼相，比如立方氮化硼（cBN），菱面體氮化硼（rBN），纖鋅礦氮化硼（wBN），正交氮化硼（oBN），但是只有hBN和cBN是層狀結(jié)構(gòu)。hBN是在自然界就直接存在的相，層與層之間通過范德瓦耳斯力結(jié)合在一起。

一. 晶格結(jié)構(gòu)

hBN和石墨烯一樣，都是六方晶系（見圖1(a), (b)[1][2]）。在面內(nèi)方向的晶格常數(shù)a=0.250nm，單層厚度為0.33nm[3]，B原子和N原子之間通過sp2的方式進(jìn)行雜化，其B-N共價(jià)鍵的長(zhǎng)度為0.1446nm。

石墨烯在面內(nèi)方向的晶格常數(shù)a=0.246nm，單層厚度為0.335nm，碳原子也通過sp2的方式進(jìn)行雜化， C-C鍵的長(zhǎng)度為0.142nm。

所以兩者的晶格非常匹配，hBN也有白色石墨烯之稱。

二. 基本物性

石墨烯是半金屬，但是hBN是絕緣體，其帶隙達(dá)到5.9eV，這意味著它是良好的絕緣體，可以當(dāng)做隧穿壁壘，也可以作為紫外發(fā)光光源。

hBN的硬度很高，僅次于金剛石，所以它不容易變形，作為一種二維材料具有極其平整的表面，hBN表面極少有懸掛鍵和電荷陷阱的存在，是承載其他二維材料的良好基底，因此可以作為理想的襯底使用。

hBN也具有物理惰性和化學(xué)惰性，難以和其他物質(zhì)反應(yīng)，所以也是很好的一種保護(hù)材料。

基于hBN的良好特性，hBN在二維材料領(lǐng)域具有很多應(yīng)用。

[1] A.H. Castro Neto, F. Guinea, N.M.R. Peres, K.S. Novoselov, A.K. Geim, The electronic properties of graphene, Reviews of Modern Physics, 81 (2009) 109-162.

[2] https://www.google.com.hk/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Finews.gtimg.com%2Fnewsapp_bt%2F0%2F2763013991%2F640&imgrefurl=https%3A%2F%2Fnew.qq.com%2Fomn%2F20180124%2F20180124G049E4.html&tbnid=mI_lPmNvf_tgJM&vet=12ahUKEwid1abvuIXqAhWAx4sBHWKMAWEQMygPegUIARCvAQ..i&docid=O6t74xEiZNU0vM&w=454&h=333&q=%E7%9F%B3%E5%A2%A8%E7%83%AF%20%E5%85%AD%E6%96%B9%E6%B0%AE%E5%8C%96%E7%A1%BC&ved=2ahUKEwid1abvuIXqAhWAx4sBHWKMAWEQMygPegUIARCvAQ

[3] R.V. Gorbachev, I. Riaz, R.R. Nair, R. Jalil, L. Britnell, B.D. Belle, E.W. Hill, K.S. Novoselov, K. Watanabe, T. Taniguchi, A.K. Geim, P. Blake, Hunting for Monolayer Boron Nitride: Optical and Raman Signatures, Small, 7 (2011) 465-468.

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