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了解什么是二维材料hBN氮化硼

2024-01-17 03:24:00

二维材料hBN:基本物性

六方氮化硼(hexagonal boron nitride,缩写为hBN)是一种二维材料。其中的h特指的就是六方。

还有其他的氮化硼相,比如立方氮化硼(cBN),菱面体氮化硼(rBN),纤锌矿氮化硼(wBN),正交氮化硼(oBN),但是只有hBN和cBN是层状结构。hBN是在自然界就直接存在的相,层与层之间通过范德瓦耳斯力结合在一起。


一. 晶格结构

hBN和石墨烯一样,都是六方晶系(见图1(a), (b)[1][2])。在面内方向的晶格常数a=0.250nm,单层厚度为0.33nm[3],B原子和N原子之间通过sp2的方式进行杂化,其B-N共价键的长度为0.1446nm。

石墨烯在面内方向的晶格常数a=0.246nm,单层厚度为0.335nm,碳原子也通过sp2的方式进行杂化, C-C键的长度为0.142nm。

所以两者的晶格非常匹配,hBN也有白色石墨烯之称。

二. 基本物性

石墨烯是半金属,但是hBN是绝缘体,其带隙达到5.9eV,这意味着它是良好的绝缘体,可以当做隧穿壁垒,也可以作为紫外发光光源。

hBN的硬度很高,仅次于金刚石,所以它不容易变形,作为一种二维材料具有极其平整的表面,hBN表面极少有悬挂键和电荷陷阱的存在,是承载其他二维材料的良好基底,因此可以作为理想的衬底使用。

hBN也具有物理惰性和化学惰性,难以和其他物质反应,所以也是很好的一种保护材料。


基于hBN的良好特性,hBN在二维材料领域具有很多应用。


[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] google.com.hk/imgres?

[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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