六方晶窒化ホウ素は間接遷移型半導体である

六方晶窒化ホウ素は、熱的・化学的に非常に安定なワイドバンドギャップ半導体であり、極端な条件下で動作するデバイスに使用される。最近、高純度結晶を成長させた研究によって、六方晶窒化ホウ素が、215 nm付近で強く発光する深紫外発光材料となる可能性があることが明らかになった。グラフェンの発見を発端に、二次元原子結晶やファンデルワールス・ヘテロ構造体が登場したことによって、この数年で六方晶窒化ホウ素は注目度が一層増している。こうした関心の高まりや一見単純な構造にもかかわらず、六方晶窒化ホウ素のバンドギャップの値と性質に関する基本的な疑問が依然として議論の的になっている。今回我々は、分光法によって5.955 eVの間接遷移バンドギャップを持つという証拠を示すことで、長く議論されてきたこの問題を解決している。また我々は、フォノン支援光遷移の存在を実証し、二光子分光による測定によって励起子結合エネルギーが約130 meVであることを示す。