ナノスケール材料：強誘電体菱面体晶窒化ホウ素単結晶のベベルエッジ・エピタキシー

二次元誘電体群の中で、菱面体晶窒化ホウ素（rBN）は、低い誘電率と誘電正接、強い電気絶縁性、良好な化学的安定性、高い熱伝導性、ダングリングボンドのない原子レベルの平坦性を含む六方晶窒化ホウ素（hBN）の優れた特性だけでなく、面内や面外の中心対称性の破れに由来する有用な光学的非線形性と界面強誘電性を示すことから、おおいに有望である。しかし、サイズの大きい単結晶rBN層の作製は、各層の格子方位と全ての界面のすべりベクトルの調整に前例のない成長制御が必要なため、依然として難題である。今回我々は、ニッケルの微斜面に正確な層間ABC積層を有するセンチメートルサイズの単結晶rBN層を作製する、ベベルエッジ・エピタキシー法を用いた簡易的方法を報告する。我々は、ベベルファセット(110)においてバンチングしたテラスファセット(100)のステップエッジによって、各BN層の一貫したホウ素–窒素結合配向と、各ベベルファセット近傍での核形成を介したBN層の菱面体積層を同時に誘導して、単結晶ニッケル基板上での正確な作製に成功した。成長時のままのBN層の純粋な菱面体晶相が確認され、その結果、キュリー温度の高いロバストで均一かつスイッチング可能な強誘電性が示された。今回の研究によって、単結晶二次元層の正確な積層制御成長の効果的な方法が得られ、積層二次元材料に基づく応用可能な多機能デバイスの基礎が示された。

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