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納米科學:研究人員發(fā)現(xiàn)了新的氮化硼相和創(chuàng)造純c-BN的新方法!
信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2019-05-11 13:33:21 | 瀏覽量:933181
北卡羅來納州立大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了材料氮化硼(Q-BN)的新階段,它可用于制造工具和電子顯示器。研究人員還開發(fā)了一種在環(huán)境溫度和氣壓下制造立方氮化硼(c-BN)的新技術,該技術具有一系列應用,包括先進電網(wǎng)技術的開發(fā),這是我們Q-carbon發(fā)現(xiàn)的續(xù)集,并將Q-carbon轉化…
“我們還開發(fā)了一種更快,更便宜的方法來制造c-BN,使這種材料更適用于高功率電子,晶體管和固態(tài)器件等應用,”Narayan說。“可以使用我們的技術制造的C-BN納米針和微針也有可能用于生物醫(yī)學設備。”C-BN是一種氮化硼形式,具有類似于金剛石的立方晶體結構,早期測試表明Q-BN比金剛石更硬,并且在創(chuàng)造切削工具方面它比金剛石更具優(yōu)勢。與所有碳一樣,金剛石與鐵和黑色金屬材料發(fā)生反應。Q-BN沒有。Q-BN具有無定形結構,可以很容易地用于涂覆切削工具,防止它們與含鐵材料發(fā)生反應。
為了制造Q-BN,研究人員從一層熱力學穩(wěn)定的六方氮化硼(h-BN)開始,其厚度可達500-1000納米。將材料放置在基板上,然后研究人員使用高功率激光脈沖將h-BN快速加熱到2800開氏度或4,580華氏度。然后使用快速吸收熱量的基底對材料進行淬火。整個過程大約需要五分之一毫秒,并且是在環(huán)境空氣壓力下完成的,通過操縱材料下方的種子基底和冷卻材料所需的時間,研究人員可以控制h-BN是否轉化為Q-BN或c-BN。這些相同的變量可用于確定c-BN是否形成微針,納米針,納米點,微晶或膜。
使用這種技術,我們能夠在一秒內制作出100到200平方英寸的Q-BN或c-BN薄膜,”Narayan說,相比之下,先前用于產生c-BN的技術需要將六方氮化硼加熱至3,500開氏度(5,840華氏度)并施加95,000大氣壓。
C-BN具有與金剛石類似的特性,但與金剛石相比具有幾個優(yōu)點:c-BN具有更高的帶隙,這對于在大功率器件中使用是有吸引力的;c-BN可以“摻雜”以賦予其正電荷和負電荷層,這意味著它可以用于制造晶體管;當暴露在氧氣中時,它在其表面形成穩(wěn)定的氧化層,使其在高溫下穩(wěn)定。最后一個特征意味著它可以用于制造用于氧氣環(huán)境中的高速加工工具的固態(tài)器件和保護涂層。
我們樂觀地認為,我們的發(fā)現(xiàn)將用于開發(fā)基于c-BN的晶體管和高功率器件,以取代笨重的變壓器,并幫助創(chuàng)建下一代電網(wǎng),”Narayan說。
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