六方氮化硼是二维层状绝缘材料,每层原子之间以共价键相连,层与层之间的原子以范德华力相连。这一特有的结构使它有一些极好的物理特性。此外,六方氮化硼与石墨烯能够很好地接触。因此,六方氮化硼在学术上和工业上引起了人们的很大关注。在本论文中,我们以六方氮化硼为研究对象,主要从两个不同的应用分别研究它的特性:i)研究六方氮化硼在水介质和空气氧化环境中的抗氧化性。在这一部分中,首先将单层六方氮化硼/铜、5-7层六方氮化硼/铜两种样品浸泡在浓度是30%的双氧水溶液中相同时间(11个小时)来分析六方氮化硼在水介质中的抗氧化性。我们用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)详细分析这些样品。结果表明,单层六方氮化硼保护的铜基底表面发生了严重的氧化,而5-7层六方氮化硼保护下的铜基底表面几乎没有被氧化;说明5-7层六方氮化硼在水介质中的抗氧化性良好。然后将10-15层六方氮化硼/铜镍合金样品放置在空气环境中(实验室相对湿度RH~80%)230天,用SEM、俄歇电子能谱仪(AES)和纳米水平二次离子质谱仪(Nano-SIMS)分析六方氮化硼在空气环境中的抗氧化性。结果表明氧气可以穿过10-15层六方氮化硼的晶界,到达铜镍合金基底表面,并使之氧化。值得注意的是,在此工作中,我们是使用Nano-SIMS来分析样品深层表面的化学组成,它可以用来分析样品表面几十纳米深度的化学组成成分,它的优势在于有更大的分析深度,而常用的仪器,如X射线光电子能谱仪(XPS),它的分析深度只有5-10nm。ii)研究六方氮化硼作为介电层的介电强度和介电击穿。在这一部分中,在导电原子力显微镜(C-AFM)下分别扫描斜坡电压(RVS)电学测试前后的单层六方氮化硼/铜镍合金、多层六方氮化硼/铜镍合金两种样品的表面,结果令人惊讶的是,单层六方氮化硼表面在测试之后没有变化,与传统介电层中的现象是不同的,可能是单层六方氮化硼高热导率这一优良特性降低了击穿的影响。而多层六方氮化硼表面在RVS测试后出现了由击穿引起的凸起,与传统介电层二氧化硅、高介电常数介电层二氧化铪、三氧化二铝出现的现象是一样的。值得注意的是,我们用原子力显微镜(AFM)在Peak Force TUNA模式下得到多层六方氮化硼表面形成的其中一个凸起的形貌图、粘附力图、形变力图,分析了击穿点处的电荷分布。这些实验结果有助于深刻理解发生在六方氮化硼击穿过程中电荷流向以及整个击穿过程。