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    Towards the Growth of Hexagonal Boron Nitride on Ge(001)/Si Substrates by Chemical Vapor Deposition
    (Basel : MDPI, 2022) Franck, Max; Dabrowski, Jaroslaw; Schubert, Markus Andreas; Wenger, Christian; Lukosius, Mindaugas
    The growth of hexagonal boron nitride (hBN) on epitaxial Ge(001)/Si substrates via high-vacuum chemical vapor deposition from borazine is investigated for the first time in a systematic manner. The influences of the process pressure and growth temperature in the range of 10−7–10−3 mbar and 900–980 °C, respectively, are evaluated with respect to morphology, growth rate, and crystalline quality of the hBN films. At 900 °C, nanocrystalline hBN films with a lateral crystallite size of ~2–3 nm are obtained and confirmed by high-resolution transmission electron microscopy images. X-ray photoelectron spectroscopy confirms an atomic N:B ratio of 1 ± 0.1. A three-dimensional growth mode is observed by atomic force microscopy. Increasing the process pressure in the reactor mainly affects the growth rate, with only slight effects on crystalline quality and none on the principle growth mode. Growth of hBN at 980 °C increases the average crystallite size and leads to the formation of 3–10 well-oriented, vertically stacked layers of hBN on the Ge surface. Exploratory ab initio density functional theory simulations indicate that hBN edges are saturated by hydrogen, and it is proposed that partial de-saturation by H radicals produced on hot parts of the set-up is responsible for the growth.
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    The Effect of Boron Content on Wetting Kinetics in Si-B Alloy/h-BN System
    (New York, NY : Springer, 2019) Polkowski, Wojciech; Sobczak, Natalia; Bruzda, Grzegorz; Nowak, Rafał; Giuranno, Donatella; Kudyba, Artur; Polkowska, Adelajda; Pajor, Krzysztof; Kozieł, Tomasz; Kaban, Ivan
    In this work, the effect of boron content on the high-temperature wetting behavior in the Si-B alloy/h-BN systems was experimentally examined. For this reason, hypoeutectic, eutectic and hypereutectic Si-B alloys (Si-1B, Si-3.2B and Si-5.7B wt.%, respectively) were produced by electric arc melting method and then subjected to sessile drop/contact heating experiments with polycrystalline h-BN substrates, at temperatures up to 1750 °C. Similar to pure Si/h-BN system, wetting kinetics curves calculated on a basis of in situ recorded drop/substrate images point toward non-wetting behavior of all selected Si-B alloy/h-BN couples. The highest contact angle values of ~ 150° were obtained for hypoeutectic and eutectic Si-B alloys in the whole examined temperature range. © 2018, The Author(s).
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    Growth of graphene/hexagonal boron nitride heterostructures using molecular beam epitaxy
    (Berlin : Humboldt-Universität zu Berlin, 2018) Nakhaie, Siamak
    Zweidimensionale (2D) Materialien bieten eine Vielzahl von neuartigen Eigenschaften und sind aussichtsreich Kandidaten für ein breites Spektrum an Anwendungen. Da hexagonales Bornitrid (h-BN) für eine Integration in Heterostrukturen mit anderen 2D Materialien geeignet ist, erweckte dieses in letzter Zeit großes Interesse. Insbesondere van-der-Waals-Heterostrukturen, welche h-BN und Graphen verbinden, weisen viele potenzielle Vorteile auf, verbleiben in ihrer großflächigen Herstellung von kontinuierlichen Filmen allerdings problematisch. Diese Dissertation stellt eine Untersuchung betreffend des Wachstums von h-BN und vertikalen Heterostrukturen von Graphen und h-BN auf Ni-Substraten durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) vor. Zuerst wurde das Wachstum von h-BN mittels elementarer B- und N-Quellen auf Ni als Wachstumssubstrat untersucht. Kristalline h-BN-Schichten konnten durch Raman-spektroskopie nachgewiesen werden. Wachstumsparameter für kontinuierliche und atomar dünne Schichten wurden erlangt. Das Keimbildungs- und Wachstumsverhalten so wie die strukturelle Güte von h-BN wurden mittels einer systemischen Veränderung der Wachstumstemperatur und -dauer untersucht. Die entsprechenden Beobachtungen wie der Änderungen der bevorzugten Keimbildungszentren, der Kristallgröße und der Bedeckung des h-BN wurden diskutiert. Ein Wachstum von großflächigen vertikalen h-BN/Graphen Heterostrukturen (h-BN auf Graphen) konnte mittels einem neuartigen, MBE-basierenden Verfahren demonstriert werden, welche es h-BN und Graphen jeweils erlaubt sich in der vorteilhaften Wachstumsumgebung, welche von Ni bereitgestellt wird, zu formen. In diesem Verfahren formt sich Graphen an der Schnittstelle von h-BN und Ni durch Präzipitation von zuvor in der Ni-Schicht eingebrachten C-Atomen. Schließlich konnte noch ein großflächiges Wachstum von Graphen/h-BN-Heterostrukturen (Graphen auf h-BN) durch das direkte abscheiden von C auf MBE-gewachsenen h-BN gezeigt werden.