利用球磨六角氮化硼制备立方氮化硼的研究

首先对六角氮化硼(hBN)进行了不同时间的球磨,并以球磨后的hBN作为初始原料研究了在高温高压条件下其对立方氮化硼(cBN)制备的影响.利用X-射线衍射、Rman光谱、XPS测试手段对球磨后的六角氮化硼进行了测试分析.结果表明,球磨不仅破坏了六角氮化硼的有序度,还改变了其表面成分和相对含量.     

富硼体系中立方氮化硼晶体的生长

本文在hBN-Li3N体系中添加不同含量的单质硼(B),研究了cBN晶体在富B条件下的生长特性.结果表明,B进入晶体的位置具有明显的区域选择性.B以占据N(111)面内N空位的方式进入晶体,并与原有的N原子一起形成一个B原子和N原子的(111)面.随着B进入量的增加,越来越多的B原子取代N空位,B和N原子的混合面与邻近的B(111)面叠加,在晶体的中心部位形成颜色较深的三角形阴影并逐步扩展,最后,使晶体完全变成黑色.由于B占据N空位造成原来N的(111)面上有大量硼原子存在,使得晶体沿＜111＞方向生长困难而有利于沿＜100＞方向生长, 从而形成了八面体或类球形晶体.同时,由于加入的B与部分Li3N发生化学反应也可生成cBN,因此,体系中cBN晶体的形成受两种机制控制:一种为溶解析出过程,另一种为化学反应过程.cBN的产率随着B添加量的增加而降低的实验结果表明,溶解析出过程占主导地位.     

用分段——慢超压方法合成立方氮化硼

本文对比了分段升压，慢超压和分段－慢超压三种升温升压方式在合成立方氮化硼时的合成效果，通过实验和分析确定，在合成立方氮化硼时分段－慢超压是一种好的升温升压方式。指出减慢超压速度有利于减少合成腔内的压力梯度，得到好的合成效果。     

偏压对磁控溅射沉积立方氮化硼薄膜的影响

合适的衬底偏压是物理气相沉积制备cBN的必须条件,本文采用基于蒙特卡洛方法的SRIM软件对PVD过程中离子轰击衬底进行了分析,并进行了相关的实验研究.仿真与实验结果显示,随着离子轰击能量的增加,离子轰击深度和范围扩大,有利于cBN的成核与生长,但是过大的轰击能量会导致薄膜表面N与B元素的不匹配以及薄膜立方相的下降.同时,在PVD气氛中适量添加N2可以弥补薄膜表面N元素的损失,有利于提高立方相含量.     

PCVD氮化硼膜形成过程及表面形貌的分析

采用红外分析、金相技术及和透射电子显微(TEM)技术分析了射频PCVD法沉积氮化硼膜的形成过程.结果表明,在沉积过程中,非晶态氮化硼(a-BN)作为领先相首先按平面方式生长,然后立方氮化硼(c-BN)在其上成核,并靠沉积原子表面迁移过程而长大,这种过程交替进行的结果,使膜层由a-BN和c-BN组成.膜层的表面呈层状+胞状形貌,说明薄膜的生长不仅取决于固体表面的扩散,而且也与气相成分的扩散有关.     

热灯丝射频等离子体CVD法立方氮化硼薄膜某些性质的研究

本文研究了热灯丝射频等离子体ＣＶＤ法合成的立方氮化硼薄膜，反应气体是Ｂ２Ｈ６和ＮＨ３，衬底材料为Ｓｉ单晶。通过扫描电镜、红外吸收谱和Ｘ射线衍射分析指出，生长出的ｃ－ＢＮ薄膜的质量很好。     

立方氮化硼薄膜的气相沉积及过渡层对其附着性能的影响

本文采用非平衡磁控溅射物理气相沉积工艺,在单晶硅基片上合成了立方氮化硼薄膜,并且通过采用过渡层提高了立方氮化硼薄膜的附着力,过渡层分别是碳化硼(B4C)薄膜以及碳化硼(B4C)薄膜与B-C—N梯度层的复合层(B4C／B—C—N)。同时,不同过渡层的存在使立方氮化硼薄膜的剥落机理产生变化。     

碳热还原法合成氮化硼纳米管

以球磨后的氧化硼和活性碳粉共同作基本原料,加入NaCl和Fe粉填加剂,用简单的碳热还原法, 在1200℃、流动的氨气气氛中成功合成了大量的BN纳米管. 在扫描电镜和透射电镜下观察到纳米管直径均匀, 表面光滑,呈弯曲状,长度达十几个微米.EDS能谱、电子选区衍射和粉末X射线分析表明纳米管为六方相的BN多晶.     

硼协同掺杂金刚石单晶的高温高压合成

金刚石是一种具有优异性能的极限性超硬多功能材料。人工合成的金刚石可通过掺杂的方式使其具有各种独特的性质。掺硼金刚石兼具p型半导体的导电特性和金刚石自身优良的物理和化学性能,在国防、医疗、勘探、科研等领域具有极高的应用价值。本文基于本课题组高温高压(HPHT)法合成的系列掺硼金刚石以及硼协同掺杂金刚石单晶,进行了硼掺杂金刚石、硼氢协同掺杂金刚石以及硼氮协同掺杂金刚石的合成和性能特征等方面的研究。通过表征合成样品在光学、电学方面的性能,探讨了不同掺杂添加剂对合成金刚石性能的影响,为合成高性能的半导体金刚石提供了思路。     

化学气相沉积(CVD)金刚石研究现状和发展趋势

化学气相沉积(CVD)技术的发展使得金刚石优异的综合性能得以充分发挥,在诸多领域获得应用,并有可能实现跨越式的发展。色心使得金刚石量子加速器初步显示了巨大可行性,包括紫外激光写入窗口等诸多应用场景将金刚石的光、电、热和力学综合优势发挥到了极致,超宽禁带金刚石半导体应用将很快实现,金刚石的散热应用也在不断拓展。本文在总结CVD金刚石的制备方法和性能特点的基础上,根据金刚石的本征特点和应用领域,将其分为量子级、电子级、光学级、热学级和力学级五类,对各类金刚石的研究和应用状况进行了详细阐述,进一步明晰CVD金刚石目前的发展状态,对研判其未来发展趋势有重要意义。     

水热法合成氮化硼晶体过程中的关键影响因素

在水热条件下成功合成了氮化硼晶体 ,为了优化实验条件 ,本文对实验过程中的影响因素进行了研究 ,包括反应温度、反应原料的种类、配比以及反应时间。通过对XRD和TEM测试结果的分析可以知道 ,当反应原料摩尔配比N2 H4·H2 O∶H3 BO3 ∶NaN3 ∶NH4Cl为 1∶1∶3∶1时 ,在 4 0 0℃下反应 4 8h是水热法制备氮化硼晶体的最佳实验条件。     

溶剂热合成氮化硼纳米晶过程中氮源种类的影响

以NaNH2和BC l3为原料,利用溶剂热方法合成了六方氮化硼纳米微晶,并用红外吸收光谱(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)方法分析了微粒的结构,利用透射电子显微镜(TEM)观测了BN微粒的粒度和微观形貌。与早期用L i3N为氮源合成的氮化硼(产物中具有较多纳米棒)相比,本文中制备的氮化硼纳米晶主要呈球形,颗粒粒度明显增大,而且产率有较大幅度的提高。     

浸渍-裂解工艺对无压烧结制备六方氮化硼陶瓷性能的影响

以硼酸-尿素混合水溶液作为h-BN先驱体,对无压烧结制备的高纯h-BN陶瓷进行了浸渍-裂解-二次无压烧结处理,以提高其致密度和性能.研究了先驱体溶液浓度和循环次数对浸渍-裂解-烧结后h-BN陶瓷的显微结构及性能的影响.结果表明,随着先驱体溶液浓度的增大,h-BN陶瓷的密度、弯曲强度、断裂韧性和热导率均先升高后降低,浓度为68wt;时均达到最大.浓度过高会导致先驱体溶液在浸渍过程中发生析出,反而不利于浸渍.随着循环次数的增加,h-BN陶瓷的致密度、弯曲强度、断裂韧性及热导率均逐渐增大,但趋势逐渐变缓.循环6次得到的h-BN陶瓷的密度、弯曲强度、断裂韧性和热导率分别为1.465 g./cm3、84.1 MPa、1.52 MPa·m1/2、44.36 W·m-1·k-1,相对于未处理的h-BN陶瓷分别提高4.7;、31.6;、63.7;、31.2;.     

球磨六角氮化硼的特性研究

本文对同一种六角氮化硼进行了不同时间的球磨,并利用X射线衍射及拉曼光谱分析了球磨后的六角氮化硼的特性.结果表明,球磨破坏了六角氮化硼的结晶度,随着球磨时间的增加,结晶度逐渐降低,网层内硼,氮原子的sp2六角环结构基本上未受到影响.本实验特别引进X光电子衍射测试手段分析了球磨后六角氮化硼的表面特性.结果表明,球磨后六角氮化硼表面上出现了B2O3,且随着球磨时间的增加,B2O3含量逐渐增加.     

静态高温高压cBN单晶合成与触媒相关性研究进展

静态高温高压触媒法是工业生产立方氮化硼单晶的主要方法,其中触媒的选择至关重要。研究触媒与cBN的相关性对于探索立方氮化硼的合成机理,改进合成工艺,获得性能优良的氮化硼晶体有重要的意义。本文以工业生产中常用的锂、镁、钙基触媒立方氮化硼合成为主,阐述了触媒在立方氮化硼合成中的作用及近年来立方氮化硼的合成机理研究进展,并在此基础上提出了今后的研究方向。