Zukunftsaussichten von Bornitrid

Aufgrund der hohen Härte von Stahlwerkstoffen entsteht bei der Verarbeitung viel Wärme. Diamantwerkzeuge lassen sich bei hohen Temperaturen leicht zersetzen und reagieren leicht mit Übergangsmetallen. C-BN-Materialien weisen eine gute thermische Stabilität auf und sind nicht leicht mit Metallen oder Legierungen der Eisengruppe zu reagieren. Die Reaktion kann in großem Umfang bei der Präzisionsverarbeitung, beim Schleifen usw. von Stahlprodukten eingesetzt werden. C-BN weist neben einer hervorragenden Verschleißfestigkeit auch eine hervorragende Wärmebeständigkeit auf. Es kann auch hitzebeständigen Stahl, Ferrolegierung, gehärteten Stahl usw. schneiden und gekühlte Walzen mit hoher Härte schneiden und bei relativ hohen Schnitttemperaturen infiltrieren. Kohlenstoff-Abschreckmaterial und Si-A1-Legierung, die für den Werkzeugverschleiß sehr schwerwiegend sind. Tatsächlich wurden Schneidwerkzeuge und Schleifwerkzeuge aus einem Sinterkörper aus c-BN-Kristall (synthetisiert bei hoher Temperatur und hohem Druck) bei der Hochgeschwindigkeits-Präzisionsbearbeitung verschiedener Hartmetallmaterialien verwendet.

Als Halbleitermaterial mit großer Bandlücke (Bandlücke 6,4 eV) weist C-BN eine hohe Wärmeleitfähigkeit, einen hohen spezifischen Widerstand, eine hohe Mobilität, eine niedrige Dielektrizitätskonstante und ein elektrisches Feld mit hohem Durchschlag auf und kann eine Dotierung vom Doppeltyp realisieren und weist eine gute Stabilität auf. Zusammen mit Diamant, SiC und GaN wird es nach Si, Ge und GaAs als Halbleitermaterial der dritten Generation bezeichnet. Ihr gemeinsames Merkmal ist eine breite Bandlücke, die zur Herstellung von Elektronen unter extremen Bedingungen geeignet ist. Gerät. Tabelle 10.6 gibt einen Vergleich ihrer verschiedenen Eigenschaften. Es ist nicht schwer festzustellen, dass C-BN und Diamant im Vergleich zu SiC und GaN bessere Eigenschaften aufweisen, wie eine breitere Bandlücke, eine höhere Mobilität und ein höheres elektrisches Feld mit hohem Durchschlag, eine niedrigere Dielektrizitätskonstante und eine höhere Wärmeleitfähigkeit. Offensichtlich sind C-BN und Diamant als extreme Elektronikmaterialien besser. Als Halbleitermaterial hat Diamant jedoch seine fatale Schwäche, dh die n-Dotierung von Diamant ist sehr schwierig (der spezifische Widerstand der n-Dotierung kann nur 102 Ω · cm erreichen, was weit vom Gerätestandard entfernt ist). , während c-BN eine Doppeldotierung erreichen kann. Beispielsweise kann bei der Hochtemperatur- und Hochdrucksynthese und der Dünnschichtherstellung durch Zugabe von Be ein Halbleiter vom p-Typ erhalten werden; Durch Hinzufügen von S, C, Si usw. kann ein Halbleiter vom n-Typ erhalten werden. Daher ist c-BN im Allgemeinen das Halbleitermaterial der dritten Generation mit der besten Leistung. Es kann nicht nur zur Herstellung elektronischer Geräte verwendet werden, die unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen, hohen Frequenzen und hoher Leistung arbeiten, sondern hat auch Vorteile bei der tiefen ultravioletten Lumineszenz und bei Detektoren. Breite Anwendungsaussichten. Tatsächlich haben Mishima et al. berichteten erstmals, dass c-BN-Leuchtdioden, die unter Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen hergestellt wurden, bei einer Temperatur von 650 ° C arbeiten können. Unter Vorwärtsvorspannung sendet die Diode blaues Licht aus, das mit bloßem Auge sichtbar ist, und Spektralmessungen zeigen, dass es das kürzeste ist. Die Wellenlänge beträgt 215 nm (5,8 eV). C-BN hat einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie GaAs und Si, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige Dielektrizitätskonstante, eine gute Isolationsleistung und eine gute chemische Stabilität, was es zu einem Kühlkörpermaterial und einer Isolierbeschichtung für integrierte Schaltkreise macht. Darüber hinaus weist C-BN eine negative Elektronenaffinität auf, kann als Kaltkathodenfeldemissionsmaterial verwendet werden und bietet eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten im Bereich großflächiger Flachbildschirme.

In Bezug auf optische Anwendungen eignet es sich aufgrund der hohen Härte des c-BN-Films und der hohen Durchlässigkeit im gesamten Wellenlängenbereich von Ultraviolett (ungefähr ab 200 nm) bis Ferninfrarot als Oberflächenbeschichtung für einige optische Komponenten. insbesondere als Beschichtung von Fenstermaterialien wie Zinkselenid (ZnSe) und Zinksulfid (ZnS). Darüber hinaus weist es eine gute Wärmeschockbeständigkeit und kommerzielle Härte auf und wird voraussichtlich ein ideales Fenstermaterial für Hochleistungslaser und -detektoren sein.