為開辟硅基電子器件之外的新途徑，基于量子材料的新器件研究成為前沿?zé)狳c(diǎn)。作為量子材料的重要分支，二維量子材料厚度只有原子級(jí)且量子效應(yīng)顯著，大面積、高質(zhì)量的二維單晶制備是實(shí)現(xiàn)二維器件規(guī)?；瘧?yīng)用的核心關(guān)鍵，然而晶格的非中心反演對(duì)稱性給二維單晶生長(zhǎng)帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。
在量子調(diào)控與量子信息重點(diǎn)專項(xiàng)資助下，北京大學(xué)劉開輝課題組與合作者設(shè)計(jì)出一種具有特殊臺(tái)階方向的非中心反演對(duì)稱性的單晶晶面Cu（110）/<211>,利用其臺(tái)階邊緣與六方氮化硼晶疇中硼型和氮型鋸齒形邊界耦合強(qiáng)度的能量差打破晶疇在襯底表面取向的對(duì)稱性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)六方氮化硼晶疇單一取向的控制生長(zhǎng)，并無(wú)縫拼接為分米級(jí)單晶薄膜。研究還結(jié)合原位生長(zhǎng)技術(shù)與理論計(jì)算對(duì)生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了深入動(dòng)力學(xué)研究，提出了全新的生長(zhǎng)機(jī)理。該研究工作提供了一種制備二維單晶的普適方法，為二維器件規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
利用對(duì)稱性破缺襯底外延二維六方氮化硼單晶（Nature 570, 91(2019)）
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