Selective-area heteroepitaxial growth of h-BN micropatterns on graphene layers

본 연구에서는 다층 그래핀위에 질화붕소(h-BN) 마이크로패턴을 화학기상증착법을 이용하여 촉매 없이 선택적으로 성장하는 방법에 대해 보고한다. 그래핀 표면을 집속이온빔을 이용하여 패터닝하는 방식을 이용하여, 원하는 위치에 질화붕소의 선택적 성장을 구현할 수 있었다. Borazine, 암모니아 및 질소를 사용하여 화학기상증착법으로 질화붕소를 성장하였으며, 촉매없이 고품질의 질화붕소 마이크로패턴의 제조가 가능하였다. 제조된 질화붕소 마이크로패턴의 결정성 및 미세구조는 포항방사광가속기를 이용한 X-ray 산란 및 투과전자현미경(TEM)으로 상세히 분석되었다. 질화붕소마이크로패턴의 비촉매 성장 메커니즘 및 그래핀 기판과의 에피택셜 관계 역시 논의되었다.

We report the selective-area heteroepitaxial growth of hexagonal boron nitride (h-BN) on graphene layers using catalyst-free chemical vapor deposition. For both catalyst-free and selective-area growth, exfoliated graphene layers were irradiated with a focused ion beam to generate nucleation sites on the inert graphene surface. A high-quality, ultrathin h-BN micropattern array was selectively grown only on the patterned region of graphene using borazine, ammonia, and nitrogen without any metal catalyst. The crystal structure and microstructural properties of h-BN grown on graphene were investigated using synchrotron radiation x-ray diffraction and transmission electron microscopy, respectively. The catalyst-free growth mechanism and heteroepitaxial relationship between h-BN and graphene layers are discussed.

Journal: 2D Materials (2015 Impact Factor = 6.937)
Published online: 17 November 2017
2D Mater. 5 (2018) 015021
https://doi.org/10.1088/2053-1583/aa97f6

Authors: Jiyoung Yun(물리천문학부), Hongseok Oh(물리천문학부), Janghyun Jo(재료공학부), Hyun Hwi Lee(포항방사광가속기연구소), Miyoung Kim(재료공학부) and Gyu-Chul Yi(물리천문학부)

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2053-1583/aa97f6