二維氮化硼集超寬帶隙、層狀結構等優異性質于一身，在過去幾十年間掀起了新型材料研究的熱潮，并在高效深紫外光電器件領域中具有廣闊的應用前景[1]。與其他傳統III族氮化物相比，二維氮化硼材料具有更高效的p型摻雜調控能力，為解決傳統AlGaN基深紫外LED面臨的p型接觸問題提供了一種新的方案。此外，由于二維氮化硼材料具有較強的深紫外激子輻射和較大的激子束縛能，在高溫激子發射器件領域具有廣闊的應用前景。盡管國內外研究團隊已經開展了大量關于二維氮化硼薄膜的研究工作，但是在非金屬襯底上外延高質量的二維氮化硼薄膜仍然是一項嚴峻的挑戰。

 

　　2018年10月23-25日，第十五屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA 2018）暨2018國際第三代半導體論壇（IFWS 2018）在深圳會展中心舉行。其中，24日下午，由江蘇南大光電材料股份有限公司、江蘇博睿光電有限公司和北京康美特科技股份有限公司協辦支持的“超寬禁帶半導體技術”分會成功舉行。

　　會上，北京大學劉放介紹了《高溫熱退火工藝對分子束外延二維氮化硼薄膜晶體質量的影響》主題報告。

 

　　報告中，為了解決高質量二維氮化硼薄膜的外延制備問題，我們利用分子束外延技術開展了c面藍寶石襯底上二維氮化硼薄膜的外延研究工作。經過X射線光電子能譜和傅里葉變換紅外光譜測試，我們證實了在900℃下直接外延的二維BN具有sp2雜化信號，即含有大量的二維氮化硼成分。通過優化外延工藝中的硼束流等參數，可以抑制藍寶石襯底氮化形成的氮化鋁成分，進一步提高二維氮化硼薄膜的材料純度。然而，二維氮化硼外延過程中始終保持著模糊的高能電子衍射圖案，而在之后的X射線衍射譜中也并未觀察到二維氮化硼各個晶面的特征信號。以上結果說明直接制備高質量的單晶二維氮化硼薄膜非常困難，其可能的原因是現有的常規分子束外延系統的外延溫度較低，達不到氮化硼薄膜的最佳生長窗口。

 

　　他表示，結合濺射氮化鋁材料的退火重結晶工藝，我們采用高溫管式爐設備對外延的二維氮化硼樣品開展高溫熱退火工藝研究。在1700℃溫度條件下退火2小時的二維氮化硼樣具有較高的結晶度，這一結果被X射線衍射測試中觀察到的二維氮化硼(0002)晶面信號所證實。二維氮化硼吸收譜結果顯示其帶隙約為6.0eV，與相關的文獻報道相符合。在低溫陰極熒光光譜測量（5.7 K）中觀察到位于227nm附近的深紫外光學信號，表明退火后的二維氮化硼薄膜具有潛在的深紫外領域應用價值。以上結果表明高溫熱退火工藝可以顯著改善分子束外延二維氮化硼薄膜的結晶質量和光學性能。分子束外延技術和高溫熱退火工藝的結合為制備高質量的二維氮化硼薄膜提供了一種可供選擇的新方法。【根據會議資料整理，如有出入敬請諒解！】