未来电子器件持续向更小尺度推进，在功能依赖原子级结构的情况下，微小缺陷也可能对性能产生显著影响。莱斯大学研究团队报告称，他们在一种广泛使用的二维绝缘体六方氮化硼（hBN）中发现难以察觉的缺陷形式，可捕获电荷并在局部削弱材料绝缘能力，从而使其更容易在较低电压下发生失效。相关成果已发表在《Nano Letters》。

莱斯大学材料科学与纳米工程助理教授、该研究通讯作者李海妍表示，团队展示了一种可用于定位这些缺陷形成时间与位置的实用检测方法，旨在提升未来器件的可靠性与重复性。

研究团队指出，先进晶体管、光电探测器和量子器件等超薄电子器件常通过将不同二维材料薄片堆叠形成“异质结构”来构建。由于具备原子级平整度与化学稳定性，hBN常被用作关键构建模块。

李海妍称，材料的强度、颜色与电学性能与其原子排列方式相关，但实际材料并非完美。团队在hBN中观察到一种长而窄的错位缺陷，形态类似书页滑动后出现的折痕。研究人员认为，这类隐藏缺陷容易形成，也容易在常规表征中被忽视。

在实验流程上，研究人员使用胶带从块体晶体剥离hBN薄片，并将其转移至硅和二氧化硅晶圆上。团队怀疑，这一常见操作可能导致薄片弯曲，进而产生被称为“堆垛层错”的缺陷。为验证这一判断，研究人员对同一hBN薄片在转移前后进行成像对比。

研究显示，在普通光学显微镜或原子力显微镜下，薄片表面看起来平整且无明显损伤。随后，团队在莱斯大学共享设备中心采用阴极发光光谱技术对样品进行检测：通过电子束扫描材料并记录其发射光信号。李海妍表示，hBN会发射深紫外光，许多实验室难以激发，而阴极发光成像得到的发射图能够显示明亮且狭窄的堆垛层错，这也是其此前难以被发现的原因之一。

研究人员还提到，堆垛层错在较厚的hBN薄片中更容易形成，并且结构变化会引发材料性能差异。李海妍表示，这些隐藏缺陷可充当“电荷囊袋”，削弱绝缘性能：在同一块hBN中，沿缺陷位置发生电流泄漏所需电压显著低于邻近区域。

研究团队指出，这意味着即便两台器件在结构上相同，只要其中一台包含这类缺陷线，其表现也可能出现差异。团队通过结合电子显微镜、阴极发光成像与力学测量，提出一套可在缺陷影响器件前进行识别的检测方案，并称该方法同样可用于其他层状材料。