二維hBN的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用綜述（下）

天元航材作為國內(nèi)具有50余年生產(chǎn)制作工藝沉淀的化工廠家，我們的主營產(chǎn)品有六方氮化硼，具有良好的電絕緣性、導(dǎo)熱性、耐化學(xué)腐蝕性和潤滑性，并具有很強(qiáng)的中子吸收能力，幾乎對所有的有機(jī)溶劑及腐蝕性化學(xué)物質(zhì)都是相對穩(wěn)定的，本文我們介紹了包括h-BN的合成、性質(zhì)、新物理、應(yīng)用和異質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的最新研究進(jìn)展和發(fā)現(xiàn)。特別強(qiáng)調(diào)了h-BN及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成、生長和加工，以及由于h-BN的特殊性質(zhì)而產(chǎn)生的潛在和新興應(yīng)用。

h-BN由于其廣泛的應(yīng)用范圍、奇異的性質(zhì)和二維體積性質(zhì)的相關(guān)性，已成為二維類中最有前途的材料之一。在過去的十年中，人們進(jìn)行了廣泛的探索，以建立和理解h-BN的幾個(gè)關(guān)鍵方面，包括但不限于高質(zhì)量的h-BN生長、通過結(jié)構(gòu)修飾和異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成對功能特性的可調(diào)性，以及開發(fā)這些特性在各種領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。本綜述全面介紹了與匯豐銀行相關(guān)的最重要和最新發(fā)展。本綜述特別關(guān)注于理解從塊體到二維形式的屬性調(diào)制的潛在原因。此外，通過摻雜、功能化、異質(zhì)結(jié)構(gòu)和納米復(fù)合材料的形成對二維 h-BN的這些特性進(jìn)行調(diào)制，徹底改變了h-BN在本綜述中介紹的應(yīng)用。

h-BN研究的未來及其實(shí)際應(yīng)用關(guān)鍵取決于合成工藝的創(chuàng)新，以生產(chǎn)大面積、無缺陷、高質(zhì)量的h-BN 二維板材。在過去五年中，從兩個(gè)方向（自上而下和自下而上）采取了幾種方法，以解決h-BN合成和放大過程中的一些關(guān)鍵瓶頸。剝落、熱分解、不同的生長方法、低溫生長等過程都有其優(yōu)缺點(diǎn)，這對于理解特定應(yīng)用至關(guān)重要。與CVD和PVD方法相比，機(jī)械和化學(xué)剝離是相對較低成本和較不復(fù)雜的技術(shù)。在這些技術(shù)中，機(jī)械劈裂提供了質(zhì)量最好的h-BN薄片，其厚度可以與單層一樣薄，但除了產(chǎn)生較小的薄片尺寸外，還存在產(chǎn)量相對較低的問題，并且在層數(shù)上缺乏控制。球磨技術(shù)展示了在基底上實(shí)現(xiàn)h-BN薄片大覆蓋的潛力，以及通過機(jī)械力化學(xué)方法功能化h-BN薄片的可能性，但在橫向尺寸方面也有限制：與CVD獲得的尺寸相比，這些尺寸往往較小。球磨還帶來了在h-BN結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生無意缺陷的挑戰(zhàn)。

另一方面，與大多數(shù)其他去角質(zhì)技術(shù)相比，最新的圖像方法提供了更高的產(chǎn)量、減少的去角質(zhì)時(shí)間和能源消耗，從而顯示出對h-BN薄片商業(yè)生產(chǎn)的一些希望。盡管如此，該技術(shù)仍然存在微米尺度內(nèi)的薄片尺寸問題，這給實(shí)現(xiàn)單層結(jié)構(gòu)帶來了挑戰(zhàn)。然而，探索溶劑層相互作用優(yōu)化以合成具有最小厚度和缺陷的大h-BN納米片的化學(xué)剝離可能有助于克服這些障礙。CVD技術(shù)顯示了生長大面積和高結(jié)晶度h-BN的優(yōu)勢。最近，單晶單分子膜已在單晶金屬上成功地在晶圓規(guī)模上合成。迄今為止報(bào)道的最高質(zhì)量的h-BN薄片是在金屬襯底上生長的。然而，當(dāng)前用于后續(xù)轉(zhuǎn)移過程的方法通常會(huì)降低膜質(zhì)量并導(dǎo)致污染。此外，大多數(shù)工藝的生長溫度通常非常高（>1000℃），這會(huì)增加能耗。為了實(shí)現(xiàn)CVD過程中的可控生長，需要考慮并仔細(xì)調(diào)整許多參數(shù)，如前體和襯底選擇、前體和金屬溫度、氣體成分及其百分比、反應(yīng)時(shí)間、壓力等。所有這些因素都阻礙了CVD生長h-BN的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。 

在所有的PVD技術(shù)中，脈沖激光沉積（PLD）方法顯示出在相對較低的溫度下在非金屬襯底上生長大規(guī)模h-BN的最佳潛力。然而，報(bào)道的h-BN晶粒尺寸仍然比CVD生長的小得多。由于襯底在外延生長中起著非常重要的作用，因此應(yīng)將重點(diǎn)放在與h-BN晶格相似的襯底上，如金剛石，以提高h(yuǎn)-BN的結(jié)晶度和質(zhì)量。然而，高溫生長技術(shù)受到催化基質(zhì)、額外轉(zhuǎn)移過程（通常影響h-BN納米片的質(zhì)量）和過量熱能的影響，這會(huì)阻礙其在高性能器件中的使用。h-BN的性能通常受到界面污染的嚴(yán)重影響，這是器件級應(yīng)用中的另一個(gè)主要問題。

盡管過去十年來h-BN的研究取得了驚人的進(jìn)展，但h-BN的未來仍有很大的創(chuàng)新空間。將實(shí)驗(yàn)和計(jì)算相結(jié)合的整體方法將為h-BN和h-BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)的發(fā)展開辟新的機(jī)遇。除了對h-BN固有結(jié)構(gòu)、電子和光學(xué)特性的調(diào)制進(jìn)行富有洞察力的探索外，還將大大有助于實(shí)現(xiàn)這種非凡材料的真正潛力，這種材料在商業(yè)領(lǐng)域的未來應(yīng)用前景廣闊。

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