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六方氮化硼(h-BN)作为兼具石墨烯规则六角晶格和半导体性质的一种新型材料,在块材合成到薄膜材料合成的进化过程中发掘了极多优异的性能,如光滑无悬挂键的表面促使面内的高载流子迁移率,规则的六角晶格原子结构带来稳定而高韧性的材料性质,宽禁带结构导致其有深紫外的应用潜力,并且还兼具高热导率和化学惰性,而成为一种高质量先进材料。但在制备合成材料本身的过程中往往存在许多问题,譬如无法大面积合成单层薄膜,在与石墨烯的应用结合上有诸多的困难,且由于禁带过宽导致其在真正的深紫外器件应用中有很低的导电性,从而需要通过杂质掺杂获得本征h-BN不具备的p、n型导电特征,另外对于多层生长的研究尚未完备。针对以上问题,本文基于低压CVD方法制备了大面积的单层h-BN薄膜,研究了h-BN与石墨烯的异质结构的生长,采用独特方案改进实验方法在铜箔表面成功生长了多层h-BN薄膜,采用密度泛函理论的第一性原理计算了本征h-BN薄膜的空位缺陷和替位缺陷的理论模型,并获得了潜在的n、p型掺杂的可靠选择。具体结果如下所示:(1)大面积单层h-BN薄膜合成和石墨烯垂直异质结构的探索。首先对于h-BN的生长的表面的预处理阶段使用电化学抛光技术对生长的结果有促进作用,能有效的降低成核点和形成平整表面,在最佳的抛光条件下通过预处理阶段表面退火,更长的退火时间形成更利于生长的表面。在生长阶段,我们提出了推入式卷曲衬底的方法,获得超大面积生长h-BN的(>25 inch)。根据石墨烯在铜箔上析出生长和h-BN的外延生长模式的差异,提出同步异相生长方法,获得两者同时生长,并发现石墨烯在h-BN下方析出生长,由于h-BN范德华力的导向作用,晶筹倾向于取向一致生长。为未来快速单晶石墨烯和h-BN垂直异质结薄膜合成,提供重要的科学依据。(2)可控多层h-BN薄膜生长。打破了原有的LPCVD中h-BN单层生长的限制,在同样的压力条件下,使用二次催化衬底将h-BN的薄膜生长由单层转变为多层生长,且在时间,温度,距离,预热,升温速率等方面进行了可靠性探索,基本达到可控的多层h-BN生长。可在8 min内生长大约10层的多层h-BN薄膜,并在2-8 min的生长序列中基本达到了层数慢慢上升的可控的生长(3)h-BN薄膜的p、n型电导的理论模拟计算。基于密度泛函理论的第一性原理使用VASP软件对本征和掺杂的h-BN薄膜进行了计算模拟分析,通过对其态密度能带和电子密度分布图定义了最优的p、n型掺杂原子,主要得出的结论有单层h-BN是直接带隙半导体(K点),带隙为Eg=4.69 eV,N空位的微观结构影响更大形成更深的能级导致激活能变大。p型掺杂的部分我们选用了四种不同的替换原子,Be、Mg、Zn、C,分析得知对于p型掺杂,Mg原子是最佳的掺杂源,因其杂质激活能低且载流子的空间局域性弱,面内迁移率高从而更容易使h-BN薄膜有p型导电的性质。n型掺杂部分我们同样选用了四种不同的原子,C、Si、O、S,分析得知O-N体系中杂质能级更靠近导带底有更小的激活能,从而更容易形成n型导电,同样的,电子云集聚效果不明显,局域性差且面内迁移率高。