2022年6月3日，Nature Communications期刊刊出了廈門大學物理科學與技術學院蔡端俊教授課題組、康俊勇教授團隊發表的題為“Towardsn-Type Conductivity in Hexagonal Boron Nitride”的最新研究成果論文。該論文建立了一套調控超寬禁帶二維半導體導電類型的理論和摻雜技術，提出犧牲性雜質的軌道耦合技術，以調控二維六方氮化硼（h-BN）中的施主能級淺能化，在實驗上第一次成功獲得二維半導體h-BN的n型導電。該研究為解決寬禁帶半導體中n、p型導電嚴重不對稱的根本性難題，開發新型二維光電器件，提出了創新見解和技術路線。
pn結是構筑光電子器件的重要基本結構。寬禁帶半導體（如AlN、GaN、h-BN等）天然就存在著，嚴重的p、n型摻雜不對稱和電導不對稱的根本性難題。也就是說，一旦其n型導電容易獲得，p型導電則非常困難，反之亦然。對于近年來受到廣泛關注的新型超寬帶隙（> 6 eV）h-BN半導體，p型導電較早就已實現，但n型導電問題至今一直無法獲得突破。
蔡端俊教授課題組最近在研究中發現，h-BN中的傳統n型施主雜質能級（如Ge）在禁帶中位置都很深，是導致其難以電離激活導電的本質原因；因此提出了，如果能附加引入另一個犧牲性配位雜質，與Ge的軌道進行耦合，則可能調控其雜質能級位置，甚至使其位置變淺。實際探索中發現，O雜質符合了該犧牲性雜質的特征，利用O的2pz軌道與Ge的4pz軌道之間強烈的耦合作用，可引發π鍵和π*鍵能級的分裂，由于系統能級總能的守恒，當通過分裂產生其中一個犧牲性的、更深的能級，則可以有效地將另一個施主能級推高，致使其成為極淺的能級，離化能可減小至接近0 meV而獲得有效導電。
實驗上，采用低壓化學氣相外延（LPCVD）方法，引入GeO2作為配位摻雜劑，實現了Ge-O雜質向二維h-BN薄膜的原位耦合摻雜，通過退火處理，成功在單層h-BN中獲得了高達到100 nA的n型電流，自由電子濃度達到了1.94×1016cm-3量級。這是目前國際上第一次終于在超寬禁帶半導體h-BN中實現有效的n型導電。課題組同時還完成n型h-BN與p型GaN的垂直型pn結的制備和表征，獲得了高整流比(167.7)和超低本征電容(pF量級)，展現出開發未來新型高頻、高響應光電子器件的巨大優勢。
該研究工作是蔡端俊課題組在寬禁帶半導體方向，繼高效透明深紫外LED及新冠病毒瞬滅技術（新聞報道：廈大研發光子消殺新科技，新冠病毒滅活率達99.93%！ (qq.com)）之后，又一項探索新型超寬禁帶半導體材料的最新成果。
該論文工作由廈門大學物理科學與技術學院團隊獨立完成，博士生盧詩強為第一作者、博士生沈鵬為共同第一作者，蔡端俊教授為該論文的通訊作者。該研究獲得了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、福建省科技計劃等項目的資助。
