ナノスケール材料：銅表面における100 cm2の単層単結晶六方晶窒化ホウ素のエピタキシャル成長
Nature 570, 7759 doi: 10.1038/s41586-019-1226-z
二次元（2D）材料によって、従来のシリコン系デバイスよりも小型で高速かつ新たな機能を持つデバイスが得られる可能性があるため、2D材料の開発は、それらのエレクトロニクス、オプトエレクトロニクス、光起電力技術への応用の可能性を開いてきた。2D部品（すなわち伝導体、半導体、絶縁体）用に大型の高品質単結晶を成長させられる能力は、2Dデバイスの工業的応用に不可欠である。優れた安定性、平坦な表面、大きなバンドギャップを有する原子層六方晶窒化ホウ素（hBN）は、最良の2D絶縁体であると報告されている。しかし、2D hBN単結晶のサイズは、主にそうした結晶を成長させるのが困難であるため、1 mm未満に制限されることが多い。結晶成長における問題には、1個の核から大型単結晶への成長を妨げる過剰な核生成や、大半の基板で反平行ドメインや双晶境界の生成につながるhBN格子の三回対称性などがある。今回我々は、工業用銅箔のアニーリングによって得た低対称性Cu (110)微斜面における100 cm2の単層単結晶hBNのエピタキシャル成長について報告する。構造の特性評価と理論計算の結果からは、Cu <211>ステップ端とhBNのジグザグ端の結合で反平行hBNドメインの等価性が破られ、99％を超える一方向ドメイン配列が可能になることによって、エピタキシャル成長が実現されたことが示された。センチメートルスケールから原子スケールの特性評価法を用いることによって、hBNの成長速度論、一方向配列、シームレスなつながりがはっきりと実証された。今回の知見は、2Dデバイスの幅広い応用を促進し、広範な非中心対称性2D材料（さまざまな遷移金属ジカルコゲニドなど）のエピタキシャル成長による大型単結晶の作製につながると予想される。
