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萊斯大學(xué)開發(fā)出可用于下一代微芯片、量子器件的氮化硼復(fù)合材料
信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2023-08-18 13:39:53 | 瀏覽量:359633
近日,萊斯大學(xué)的研究人員在納米快報(bào)(Nano Lett.)期刊上發(fā)表了對(duì)氮化硼基納米復(fù)合材料研究的新發(fā)現(xiàn),他們利用六方氮化硼(h-BN)與立方氮化硼(c-BN)制備的納米復(fù)合材料以意想不到的方式與光和熱相互作用,這可能是有用的下一代微芯片、量子器件和其他先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用。論…
正如碳構(gòu)成了2B鉛筆的脆芯和切削工具中比鋼更硬的金剛石一樣,氮化硼產(chǎn)生的化合物可以是軟的,也可以是硬的。然而,與碳不同,人們對(duì)氮化硼的形態(tài)及其對(duì)溫度和壓力變化的響應(yīng)知之甚少。
萊斯大學(xué)的科學(xué)家將六方氮化硼(一種軟質(zhì),也稱為“白石墨”)與立方氮化硼(硬度僅次于鉆石的材料)混合,發(fā)現(xiàn)由此產(chǎn)生的納米復(fù)合材料以意想不到的方式與光和熱相互作用,這可能在下一代微芯片、量子器件和其他先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用中有用。
研究科學(xué)家Abhijit Biswas表示:“六方氮化硼廣泛用于各種產(chǎn)品,如涂料、潤(rùn)滑劑和化妝品。它非常柔軟,是一種很好的潤(rùn)滑劑,而且非常輕。它也很便宜,并且在室溫和大氣壓下非常穩(wěn)定。
立方氮化硼也是一種非常有趣的材料,其特性使其在電子領(lǐng)域非常有前景。與六方氮化硼不同,它非常堅(jiān)硬,接近鉆石的硬度。
這兩種看似相反的材料的復(fù)合材料在不同功能上都優(yōu)于其母體材料。
研究人員表示,我們發(fā)現(xiàn)這種復(fù)合材料導(dǎo)熱率低,這意味著它可以用作電子設(shè)備中的隔熱材料?;旌喜牧系臒嵝阅芎凸鈱W(xué)性能與兩種氮化硼品種的平均性能有很大不同。
該研究的通訊作者之一Hanyu Zhu表示,他預(yù)計(jì)對(duì)于這種類型的無序材料,二次諧波產(chǎn)生的光學(xué)特性將會(huì)很小。但事實(shí)證明,加熱后它相當(dāng)大,比單獨(dú)的材料和未經(jīng)處理的混合物都大一個(gè)數(shù)量級(jí)。復(fù)合材料中的硼和氮原子表現(xiàn)出更大的規(guī)律性,并形成更大的晶粒,其中晶粒表示晶格中連貫排列的一組原子的大小。
一些理論家認(rèn)為,在環(huán)境條件下,立方氮化硼更穩(wěn)定。但通過實(shí)驗(yàn),人們發(fā)現(xiàn)六方氮化硼非常穩(wěn)定。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中看到的情況與人們?cè)诶碚撋纤f的相反,而且仍然有爭(zhēng)議。
當(dāng)復(fù)合材料經(jīng)過一種被稱為放電等離子體燒結(jié)的快速高溫技術(shù)時(shí),它轉(zhuǎn)變?yōu)榱降?。研究人員說,這證實(shí)了理論預(yù)測(cè),并有助于更全面地了解哪些種類的氮化硼在什么條件下出現(xiàn)。
此外,該處理后獲得的六方氮化硼的質(zhì)量比最初用于混合物的六方氮化硼的質(zhì)量更高。
研究人員說,我們接下來要研究的是放電等離子燒結(jié)技術(shù)是否能夠單獨(dú)提高六方氮化硼的質(zhì)量,或者是否需要復(fù)合材料來達(dá)到這種效果。
這項(xiàng)研究7月25日發(fā)表在《納米快報(bào)》上,DOI:10.1021/acs.nanolett.3c01537
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