바ン데르발스(van der Waals, vdW) 에피택시는 전통적인 기판 제약 없이 III-질화물 반도체를 성장시키는 유망한 경로를 제공한다. 이러한 독특한 기능 중 하나인 자발적 박리(spontaneous self-exfoliation)—성장된 층이 기판으로부터 자동으로 분리되는 현상—는 복잡한 제거 공정을 없애 소자 제작을 혁신할 수 있을 가능성이 있다. 그러나 이 현상을 제어하는 근본 메커니즘은 아직 불명확하여, 신뢰성 있는 구현을 어렵게 한다. 본 연구는 육방정계 질화붕소(h-BN) 템플릿 위에서 금속-유기 화학기상증착(metal–organic chemical vapor deposition, MOCVD)으로 성장한 질화갈륨(GaN) 박막의 자발적 박리를 조사하였고, h-BN의 구조적 건전성이 박리 거동을 좌우한다는 사실을 확인하였다. 최적화된 알루미늄 갈륨 질화물(AlGaN) 버퍼 전략(910 °C, 15 min)을 개발하였으며, 이는 이후 성장 동안 h-BN의 구조 건전성을 보호하는 것으로 입증되었다. 성장 조건에 따라 GaN 박막을 as-grown h-BN 및 전사된(transferred) h-BN 기판 위에서 각각 성장시킨 결과를 비교하면, 결정적인 차이가 나타났다. 즉, 자발적 박리는 as-grown h-BN에서만 발생하는 반면, 전사된 h-BN은 성장 중에 파괴되어 분리가 일어나지 않았다. 구동 메커니즘은 열팽창 차이에 의해 냉각 과정에서 압축 응력이 발생하며, 이는 h-BN의 약한 층간 결합을 초과하는 것으로 설명된다. 자발적으로 박리된 박막은 탁월한 응력 완화(잔류응력 <0.05 GPa)를 보였고 임의의 기판으로 성공적으로 전사되어, 플렉서블 전자소자, 마이크로 LED 디스플레이, 그리고 이종(heterogeneous) 통합을 포함한 응용에 활용될 수 있다.

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