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Low-Temperature Direct Synthesis of Multilayered h-BN without Catalysts by Inductively Coupled Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition

材料科学 化学气相沉积 硼嗪 感应耦合等离子体 氮化硼 体积流量 拉曼光谱 分析化学(期刊) Crystal(编程语言) 等离子体 纳米技术 化学 光学 物理 程序设计语言 量子力学 色谱法 计算机科学
作者
Masaya Yamamoto,Hiromasa Murata,Noriyuki Miyata,Hiroshi Takashima,Masayoshi Nagao,Hidenori Mimura,Yoichiro Neo,K. Murakami
出处
期刊:ACS omega [American Chemical Society]
卷期号:8 (6): 5497-5505 被引量:16
标识
DOI:10.1021/acsomega.2c06757
摘要

Low-temperature direct synthesis of thick multilayered hexagonal-boron nitride (h-BN) on semiconducting and insulating substrates is required to produce high-performance electronic devices based on two-dimensional (2D) materials. In this study, multilayered h-BN with a thickness exceeding 5 nm was directly synthesized on quartz and Si at low temperatures, between 400 and 500 °C, by inductively coupled plasma-enhanced chemical vapor deposition using borazine as the precursor material. The quality and thickness of the h-BN crystals were investigated with respect to synthesis parameters, namely, temperature, radio frequency power, N2 flow rate, and H2 flow rate. Introducing N2 and H2 carrier gases critically affected the deposition rate, and increasing the carrier gas flow rate enhanced the h-BN crystal quality. The typical optical band gap of synthesized h-BN was approximately 5.8 eV, consistent with that of previous studies. The full width at half-maximum of the h-BN Raman peak was 32-33 cm-1, comparable to that of commercially available multilayered h-BN on Cu foil. These results are expected to facilitate the development of 2D materials for electronics applications.
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