殷红,赵艳

(吉林大学超硬材料国家重点实验室,吉林长春 130012)

立方氮化硼膜的研究进展与应用(上)

殷红,赵艳

(吉林大学超硬材料国家重点实验室,吉林长春 130012)

立方氮化硼(c-BN)是一种高硬度、耐辐射、耐腐蚀、抗高温的宽禁带(E g=6.4 e V)多功能材料,因其在机械、电子、物理化学等方面独特的性质,高品质c-BN薄膜、厚膜以及外延生长一直是材料科学等领域的研究热点和难点之一。文章对国内外c-BN薄膜的最新研究进展及多功能性应用等方面进行了系统的综述,提出了c-BN膜工业化亟待解决的基本问题,即结晶度差、内应力高、稳定度低等问题,并且详细介绍了c-BN膜在多功能应用领域里的研究进展。

立方氮化硼;外延生长;综述;刀具涂层;半导体掺杂;表面功能化

1 引言

氮化硼(BN)是由硼和氮两种元素组成的III-V族化合物。在周期表中硼和氮分别与碳相邻,BN与碳具有相同的外层电子结构,使得硼和氮的原子半径同碳很相似。因此,BN同碳具有类似的晶体结构和物理性质。众所周知,碳有sp2和sp3两种杂化方式成键,分别形成石墨和金刚石两种不同的形态,而BN采取同样的杂化方式成键,也会形成不同的BN同素异构体,分别是sp2杂化的六角氮化硼(h-BN),棱形氮化硼(r-BN)和乱层结构氮化硼(t-BN),以及以sp3杂化形式成键的立方氮化硼(c-BN)和纤锌矿氮化硼(w-BN)。

h-BN以sp2方式杂化,具有与石墨类似的层状结构,属于六方晶系,因其呈现白色,也称“白石墨”。它是一种软性材料,同时也具有非常高的热稳定性,是陶瓷材料中导热较大的材料之一。……