Учёные провели синтез борофена на медных субстратах

Учёные провели синтез борофена на медных субстратах

Борофен — двумерный (2D) атомарно-тонкий лист бора, химический элемент, традиционно присутствующий в изоляционных материалах, подобных стекловолокну. Несмотря на тот факт, что бор является неметаллическим полупроводником объёмной (3-D) формы, этот элемент приобретает свойства металл-проводника в условиях двумерной структуры (2D). Борофен чрезвычайно гибкий, прочный, легкий элемент, — превосходящий по этим качествам даже собственный аналог на основе углерода — графен. Уникальные электронные и механические свойства делают борофен многообещающей материальной платформой для электронных устройств следующего поколения, представляющих носимые биомолекулярные сенсоры, световые детекторы и квантовые компьютеры.

Как синтезировали борофен

Физикам Национальной лаборатории Брукхейвена и специалистам Йельского университета удалось синтезировать борофен на медных субстратах с монокристаллическими доменами большой площади (размером от 10 до 100 мкм).

Прежде удавалось воспроизвести только монокристаллические хлопья борофена нанометрового размера. Прогрессивный момент описан «Nature Nanotechnology», где отмечается важность этого шага в создании практичных устройств на основе борфена.

Для электронных применений высококачественные монокристаллы — периодические устройства атомов, которые размещены по всей кристаллической решетке без ограничений или дефектов, должны распределяться по большим площадям поверхностного материала (подложки), где выращиваются.

Например, современные микрочипы используют монокристаллы кремния и других полупроводников. Для изготовления устройства также потребовалось понимание того, как различные субстраты и условия роста влияют на кристаллическую материальную структуру, определяющую свойства.

Занимающиеся исследованием специалисты увеличили размер монокристаллических доменов на миллион. Большие домены необходимы для изготовления электронных устройств следующего поколения с высокой подвижностью электронов. Электроны, способные легко и быстро перемещаться по кристаллической структуре, являются ключом к повышению производительности устройства

Теория сравнения бора с графеном

Существует теория, что бор (расположенный рядом с углеродом в Периодической таблице), наносимый на подходящий подовой субстрат, способен образовывать двумерный материал, подобный графену.

Но после экспериментов, когда ученые впервые синтезировали борфен (три года назад), предсказание не подтвердилось. Специалисты осаждали бор на серебряные подложки в условиях сверхвысокого вакуума посредством молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) — точно контролируемой атомной поэтапной технологии роста кристаллов. Вскоре после этого другая группа ученых вырастила борофен на серебре, но в условиях совершенно другой кристаллической структуры.

Этим исследованием учёные впервые исследовали рост борофена в реальном времени на поверхности серебра при различных температурах. Специалисты выращивали образцы в Йеле — ультравысоковакуумном электронном микроскопе с низкой энергией (LEEM), оснащенном системой MBE.


При помощи информации: BNI