面內二維異質(zhì)結構能夠整合不同二維材料的優(yōu)點(diǎn)，拓展其在光學(xué)、電學(xué)器件領(lǐng)域內的應用，然而外延異質(zhì)結構的可控制備和規模化生產(chǎn)，尤其是微觀(guān)構建機理仍有待進(jìn)一步研究。包信和教授和崔義研究員以Ni(111)表面上的化學(xué)氣相沉積方法直接外延生長(cháng)六方氮化硼/石墨烯面內異質(zhì)結構為主線(xiàn)，借助表面原位動(dòng)態(tài)成像技術(shù)，系統的研究了六方氮化硼作為成核模板在構建外延異質(zhì)結構中的作用。研究發(fā)現，當六方氮化硼的生長(cháng)順序先于石墨烯時(shí)，石墨烯傾向于沿著(zhù)外延六方氮化硼邊界生長(cháng)并形成外延石墨烯，進(jìn)而拼接成單一取向的外延異質(zhì)結構。當石墨烯先成核時(shí)，由于Ni(111)基底中的近表層碳物種削弱了石墨烯/Ni(111)界面相互作用，導致非外延石墨烯產(chǎn)生。以此為模板繼續生長(cháng)六方氮化硼所構建的異質(zhì)結構也是非外延的，將難以獲得高質(zhì)量的二維異質(zhì)結材料。此外，該研究還揭示了六方氮化硼在Ni(111)表面上的生長(cháng)動(dòng)力學(xué)遵循表面擴散控制機理（Diffusion-limited Aggregation, DLA）而不是邊界反應控制機理（Reaction-limited Aggregation）。這一研究加深了對面內二維異質(zhì)結構的外延特性調控以及二維材料在金屬表面生長(cháng)動(dòng)力學(xué)的理解。此項研究結果以封面文章的形式發(fā)表在Nano Research期刊上(Dynamic observation of in-plane h-BN/graphene heterostructures growth on Ni(111). Nano Research (2020):1-6.) 

　　Nano-X簡(jiǎn)介 

　　此項工作主要是在中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所的納米真空互聯(lián)實(shí)驗站(Nano-X)中完成的，Nano-X是目前世界上最大的集材料制備、分析測試、器件工藝于一體的真空互聯(lián)設施，目標是建設成為國際領(lǐng)先的大科學(xué)用戶(hù)裝置。該平臺具有完善的表界面分析工具，且通過(guò)超高真空管道互聯(lián)互通，可實(shí)現樣品免受外界污染的條件下傳遞到各個(gè)分析表征設備：極端條件(ULT-STM, 4P-STM) ；氣氛可控(NAP-STM, NAP-XPS, SNOM)；表界面譜學(xué)(XPS/UPS, TOF-SIMS)；表界面成像(XPS-mapping，SEM, PEEM，LEEM, STM, AFM, SNOM，SIMS-mapping)；光譜分析(Raman, PL)。平臺可滿(mǎn)足以下檢測分析要求：(1)多尺度（從宏觀(guān)到介觀(guān)微觀(guān)）下的材料表面形貌、成分的表征；(2)多維度（從二維到三維）下的元素分布及化學(xué)態(tài)的分析；(3)近常壓環(huán)境下的氣/固界面動(dòng)力學(xué)探測；(4)極限條件下的器件性能的測試。