【SAL-037】本当にあった！！ニューハーフ御用達 性感エステサロン 2 射精させちゃうスペシャルコース付き 东说念主造铁电氮化硼晶体

|作家：王理1 刘开辉2 白雪冬1【SAL-037】本当にあった！！ニューハーフ御用達 性感エステサロン 2 射精させちゃうスペシャルコース付き，†

(1 中国科学院物理接洽所)

(2 北京大学物理学院)

本文选自《物理》2024年第6期

具有sp2杂化键的层状氮化硼(BN)以其荒谬的化学褂讪性、高热导率以及无吊挂键的原子级平整度，成为宽带隙二维绝缘体的优选材料[1—3]。同期，行动新一代电介质材料，其低介电常数和低介电损耗的特色，也为耕种器件速率和裁汰器件功耗提供了物理基础[4]。始终以来，多层BN薄膜的接洽主要集会在常见的六方氮化硼(hBN)上，其层间堆垛步地为AA'A型[5，6]。然而，比年来，菱方氮化硼(rBN)因其特殊的ABC堆垛而备受细心[7，8]。rBN不仅不竭了hBN确凿总共的优异特色，更因其非中心对称的晶格结构，展现出荒谬的非线性光学特色和显耀的层间滑移铁电性[9—13]。这些特色使rBN薄膜成为极具后劲的多功能二维介质材料，并预示了其在集成光子电路、铁电场效应晶体管以及存储野心一体化等前沿科技边界的弘大应用远景。

为了充分阐述rBN材料的后劲，需要制备出纯相rBN单晶薄膜。现时，二维材料制备手艺的发展主要体当今晶格取向放置方面。举例，在液态金名义自对都的hBN晶畴[14]，或在平行原子级台阶衬底名义孕育的取向一致hBN晶畴，均不错得到晶圆级别的单层hBN单晶薄膜[15，16]。咫尺多层hBN单晶孕育照旧取得了突破[17]，但精确放置堆垛孕育多层rBN单晶仍极具挑战。这是由晶格中硼(B)和氮(N)原子间的电负性互异，合并层中的B(N)原子倾向于与相邻层的N(B)原子径直对都。因此，相较于当然界中褂讪存在的hBN，rBN属于亚稳相，其在传统孕育过程中的形核阶段并不占据上风[18，19]。

原则上，得手孕育多层rBN薄膜需要郁勃两个中枢要求：一是突破界面间B和N原子耦合的能量上风，确保每层BN晶格取向一致；二是精确放置每层BN晶格沿扶手椅标的以B-N键长的恒定半整数倍进行滑移，以终了纯相的ABC堆垛结构。为此，瞎想具有特殊名义结构的孕育衬底显得尤为蹙迫，其重要在于尽可能减少与rBN晶格的晶格失配。辩论到需要高孕育温度并提高催化活性，咱们采纳了高熔点的Ni行动衬底材料；通过野心，发现以Ni(100)晶面为台阶面，Ni(110)晶面为台阶斜面(侧面)的结构，最能匹配rBN的层间距和滑移需求，从而有用指令rBN晶畴的形核孕育(图1(a)，(b))。

图1 斜面台阶调控rBN孕育 (a)斜面台阶瞎想有磋商。其中，a和c辨认暗意rBN晶格中B-N键长和层间间距，h和d辨认暗意台阶面的层间间距和斜面上相邻台阶面在水普通向的距离；(b)多层BN在Ni(110)斜面上形核的招引能；(c)厚度均匀的单晶rBN多层膜孕育过程的历程图

为了制备大尺寸多层rBN单晶，5个典型阶段的孕育历程(图1(c))包括：(1)“基底退火”阶段：通过退火处置，制备出大尺寸的单晶Ni(hk0)箔；(2)“名义重构”阶段：在退火后的基底上引入平行的台阶结构，通过名义重构变成台阶Ni(100)和斜面Ni(110)；(3)“rBN晶畴形核”阶段：终了取向一致的rBN晶畴的形核，同期，应用rBN遮掩下的Ni原子扩散显耀提高台阶面和斜面的面积；(4)“去除台阶”阶段：通过耕种温度至接近Ni的熔点，使衬底名义预熔比肩斥名义结构；(5)“均匀多层单晶薄膜孕育”阶段：经过始终的高温孕育后，再进行蚀刻处置，以排斥尚未拼接成膜的冗余层数，最终终了大尺寸均匀多层rBN单晶薄膜的制备。

解任这一历程，制备露面积为4×4 cm2的Ni(520)单晶衬底(图2(a))，应用X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等手艺给予表征证据。使用原子力显微镜(AFM)径直不雅测了“重构”后的衬底名义，清楚地发现了夹角约为135°的平行台阶结构，其台阶边沿是平行的(图2(b))。此外，借助扫描电子显微镜(SEM)，咱们不雅察到衬底名义孕育有访佛“金字塔”神色的多层BN晶畴，且各层具有谐和的取向(图2(c))。为了进一步证据晶相，采纳扫描透射电子显微镜(STEM)等高分辨表征手艺，最终证据了这些晶畴为ABC堆垛的rBN晶畴(图2(d))。

图2 多层rBN晶体的孕育与表征 (a)4×4 cm2 Ni(520)单晶相片；(b)重构后衬底名义描述的AFM图片。统计数据标明，台阶面与斜面的夹角等于或接近135°；(c)斜面台阶开发金字塔形rBN晶畴形核的SEM相片；(d)具有ABC堆垛的rBN晶体的截面STEM图像

咱们发现，这些rBN晶畴在大范围内的取向都是一致的。为了终了这些晶畴的抓续长大以及逐层无缝拼接，将孕育温度建造为1410℃，该温度接近Ni的熔点。这么不仅不错使衬底名义愈加平整，还能进一步耕种rBN晶畴的孕育速率。经过SEM和STEM的左证证据，证实了同取向的rBN晶畴确凿能通过逐层地无缝拼接，变成整片的多层BN单晶薄膜。在高温归附性敌对刻蚀后，薄膜的厚度展现出高度的均匀性，这一论断得到了偏振二次谐波(pSHG)强度扫描数据的辅助。为全面评估所孕育rBN薄膜的质料，采纳了轻易电子衍射(LEED)、紫外—可见收受光谱(UV-vis)、拉曼光谱(Raman)以及X射线光电子能谱(XPS)等多种手艺进行详尽表征。这些结果共同证实了rBN薄膜的单晶性和高质料。

表面野心明确指出，rBN由于非中心对称的堆垛结构，会在其层间累积面外标的的电极化矢量，发达出铁电性。为了考据这一表面展望，应用压电反应力显微镜(PFM)手艺对具有连结层数变化的rBN样品进行了测量。结果娇傲，各层在偏压作用下均展现出褂讪的回滞惬心，径直讲授了rBN具有褂讪的铁电性，并不受层数影响。经常情况下，具有ABA堆叠的多层BN中会存在显然的奇偶层效应，其相邻层数的极化强度存在显耀互异。为进一步考据rBN铁电极化随层数的蓄积效益，咱们应用原位开尔文探针显微镜(KPFM)汇集原子力显微镜(AFM)在rBN晶畴连结层数变化区域进行测量。结果标明，rBN的名义电势照实随层数加多而呈现蹊径式增长，且每层增长约为60 mV。这一发现与文件报说念的同取向双层hBN样品测试结果是一致的(图3(a)，(b))。

图3 rBN晶体的滑移铁电性 (a，b)具有连结层数变化的rBN晶体名义的描述与名义电势；(c)多层rBN薄膜的铁电性与温度的相干；(d)应用相背偏压写入的rBN铁电畴；(e-g)相应畴区的rBN晶体的截面HRTEM图像

通过原位KPFM与导电原子力显微镜(CAFM)的汇集测量，取得了rBN在实质器件应用中重要的“安全厚度”，约为2 nm。也即是说，当rBN层厚度小于2 nm时，其铁电性可能因击穿惬心而在极化翻转前就失效。进一步，通过沟通和直流偏压下的压电力显微镜(PFM)反应演变分析，证据了rBN的铁电信号源于其本征特色，而非离子移动或电荷蓄积等外部纷扰。尤为引东说念主堤防的是，rBN层在450 K的温度下仍展现出清楚显耀的铁电反应(图3(c))，标明其是一种高温铁电材料。比拟之下，对多层AA′A堆垛hBN薄膜层的访佛接洽，不管是表面模拟照旧实验测量，均未发现铁电活动。

二维铁电材料在非易失性数据存储边界极具后劲。相较于传统磁性存储，它展现出快速读写、轻易耗和长久性等上风[20，21]。终了这一应用的重要在于能否对rBN铁电畴执行有用把握。咱们应用PFM探针手艺，终知道rBN铁电畴区的反复擦写操作(图3(d))。进一步通过STEM对翻转前后rBN截面晶格的原位不雅测不错证据rBN基于层间滑移的翻编削制(图3(e-g))。表面上，这种大边界的层间滑移是需要克服特定势垒的。通过模拟野心分析，大色咱们发现：(i)沿最好旅途滑移至相背堆垛所需克服的势垒仅为几个meV/atom；(ii)变成宽约10 nm的畴壁所需克服的势垒约莫亦然几个meV/atom；(iii)新畴的成核过程需克服稍大一些的势垒，约为10 meV/atom。但跟着晶核的扩大，该势垒呈显然下跌的趋势。这些结果标明，惟有外部提供裕如的驱能源，在rBN中终了极化翻转，致使构建一个全新的铁电畴是全都可行的。

该责任建议了一种名义外延孕育新秩序，通过构造特殊的斜面台阶结构，精确胪列三维空间中的B、N原子，制造出具有褂讪、可翻转、高居里温度的铁电性rBN晶体。该秩序取得的rBN介质材料具有新颖的存储功能，为新架构下存算一体器件的研发提供全新的材料基础。磋议接洽恶果以“Bevel-edge epitaxy of ferroelectric rhombohedral boron nitride single crystal”为题，近期发表在Nature杂志上[22]。

致 谢感谢西湖大学郑小睿接洽员、深圳先进手艺接洽院丁峰教唆、上海科技大学王竹君教唆和北京大学王恩哥院士等对接洽责任的孝顺。

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