Development of large-area synthesis method for hexagonal boron nitride nanosheets

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14840
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Hirata Yuki 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (90779068)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: hBNナノシート / XPS / ラマン分光分析 / マグネトロンスパッタ

Outline of Final Research Achievements

By the "dynamic annealing process", which superimposes the sputtering process and the vacuum annealing process, we succeeded in pioneering the large-area synthesis of hBN nanosheets and graphene. It can be said that the realization of the　synthesis of 2D nanomaterials by the physical vapor phase growth method has created a technological breakthrough of "safe, simple, and large-area, high-quality synthesis of BCN-based nanomaterials." Furthermore, it was clarified that by mixing hBN nanosheets into an amorphous carbon film, heat resistance is greatly improved, and it is possible to produce a film that can withstand heating above 600 °C in an atmospheric atmosphere.

Free Research Field

材料力学および機械材料関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

原子層レベルの厚さを有するhBNナノシートは、エネルギーロス最小化に理想的であり、ナノエレクトロニクスデバイスに応用することで、超高速性を実現し、かつ、現在の低消費電力原理限界を突破し、電力消費量の抑制を牽引する大きな効果を有するものと考えられている。hBNナノシートの応用の可能性は、大面積合成技術の進展に大きく依存おり、本研究にで確立した合成手法の提案は社会的意義が大きい。また本研究はさらに、hBNナノシートの化学結合とナノ構造を明らかにし、そして、それを制御することで新たな合成手法の開発を実現しており、そのプロセス内で明らかになった基礎的知見は学術的意義が非常に大きいといえる。