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青州市方圆氮化硼厂

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氮化硼的未来前景

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 由于钢铁材料硬度很高,因而加工时会产生大量的热,金刚石工具在高温下易分解,且容易与过渡金属反应,而c—BN材料热稳定性好,且不易与铁族金属或合金发生反应,可广泛应用于钢铁制品的精密加工、研磨等。c—BN除具有优良的耐磨性能外,耐热性能也极为优良,在相当高的切削温度下也能切削耐热钢、铁合金、淬火钢等,并且能切削高硬度的冷硬轧辊、渗碳淬火材料以及对刀具磨损非常严重的Si—A1合金等。实际上,由c—BN晶体(高温高压合成)的烧结体做成的刀具、磨具已应用于各种硬质合金材料的高速精密加工中。
e—BN作为一种宽禁带(带隙6.4 eV)半导体材料,具有高热导率、高电阻率、高迁移率、低介电常数、高击穿电场、能实现双型掺杂且具有良好的稳定性,它与金刚石、SiC和GaN一起被称为继Si、Ge及GaAs之后的第三代半导体材料,它们的共同特点是带隙宽,适用于制作在极端条件下使用的电子器件。表10.6给出它们各种性质的比较,我们不难发现与SiC和GaN相比,C—BN与金刚石有着更为优异的性质,如更宽的带隙、更高的迁移率、更高的击穿电场、更低的介电常数和更高的热导率。显然作为极端电子学材料,C—BN与金刚石更胜一筹。然而作为半导体材料金刚石有它致命的弱点,即金刚石的n型掺杂十分困难(其n型掺杂的电阻率只能达到102 Ω·cm,远远未达到器件标准),而c—BN则可以实现双型掺杂。例如,在高温高压合成以及薄膜制备过程中,添加Be可得到P型半导体;添加S、C、Si等可得到n型半导体。因此综合看来c—BN是性能*为优异的第三代半导体材料,不仅能用于制备在高温、高频、大功率等极端条件下工作的电子器件,而且在深紫外发光和探测器方面有着广泛的应用前景。事实上,Mishima等人*早报道了在高温高压条件下制成的c—BN发光二极管,可在650℃的温度下工作,在正向偏压下二极管发出肉眼可见的蓝光,光谱测量表明其*短波长为215 nm(5.8 eV)。C—BN具有和GaAs、Si相近的热膨胀系数,高的热导率和低的介电常数,绝缘性能好,化学稳定性好,使它成为集成电路的热沉材料和绝缘涂覆层。此外C—BN具有负的电子亲和势,可以用于冷阴极场发射材料,在大面积平板显示领域具有广泛的应用前景。
在光学应用方面,由于c—BN薄膜硬度高,并且从紫外(约从200 nm开始)到远红外整个波段都具有高的透过率,因此适合作为一些光学元件的表面涂层,特别适合作为硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)等窗口材料的涂层。此外,它具有良好的抗热冲击性能和商硬度,有望成为大功率激光器和探测器的理想窗窗口材料。
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