立方氮化硼的晶体特性及光吸收的研究
立方氮化硼电子结构和光学性质的第一性原理计算
验无 法实现 的工作 。密度 泛函理 论巧妙地将 电子之 间的 交换相 关势表 示为密度 泛函， 得 薛定谔方程在 考虑 了电子 使 之 间的复 杂作 用后 ， 依然可 以利 用 自洽 的方法求解 。利 用 Ｃ Ｓ Ｐ软 件在 不 同机 制下计算 了立方 氮化硼 的能带结 Ａ ＴＥ
构、 电荷密度分布 、 态密度 、 状 折射率谱 、 射率谱 、 反 吸收谱 。
关 键 词 第一性原理 立方氮化硼 密度泛函理论 Ｃ Ｓ Ｅ Ａ Ｔ Ｐ软件
ＴｈｅＦｉｓ ｉ ｃ ｐ ｅ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｂ ｃＢｏ ｏ ｔｉ ｅ Ｅｌｃｒ ｎｉ ｒ ｔＰｒｎ ｉ ｌｓＣａ ｃ ｌ ｔｏ ｆＣｕ ｉ ｒ ｎ Ｎｉｒｄ ｅ ｔｏ ｃ
Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ Ｏｐ ｉａ ｒ ｐ ｒｉｓ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｔｃ ｌＰ ｏ ｅ ｔ ｅ Ｌ ｏ Ｚ ＩＹａ ， ＨＡＮＧ ｅ ｉｇ Ｗ ｉ ｎ ，ＹＡＮＧ Ｑｉｎ ｐ ａｇ
（ ｎ ｉｅｒ ｇＩｓｉ ｔ ｆ ｒｐ ｆ ｎ ｉｅｒ，Ｐ Ａ ｉ ｏ ｃ ￣Ｔ ｃ ， ｎｉｇ２ ０ ０ ） Ｅ ｇｎｅｉ ｎｔ ｕｅ ｏ ｓｏ ｇｎｅｓ Ｌ Ｕｎｖ ｆ ｉ ｎ ｔ ｏＣ Ｅ Ｓ ｅｈ Ｎａｊ １ ０ ７ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒｃ Ｔｈ ｉｓ－ ｒ ｃｐｅ ａｃ ｌｔｏ ｓｃｎ ｂ Ｓ ｄ ｔ ｒｄｃ ｈ ｔｒａ＇ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｔｕ ｔｒ ｎ ｅ— ｅｆｒｔｐ ｉ ｉｌｓｃ ｌｕ ａｉｎ ａ ｅＵ ｅ ｏ ｐ ｅ ｉｔｔｅｍａｅ ｉｌ ｏ ｏ ｉｏ ，ｓｒ ｃｕ ｅａ ｄｐ ｒ ｎ ｓ ｉ
０ 引言
金刚石 、 氮化铝、 氮化镓、 碳化硅 、 氮化硼之类的宽带隙 化合物材料 ， 在短波长光 电子器件、 高频大功率器件和耐高 温器件方面具有远胜于硅与砷化镓（ ａ ｓ 的优势 ， ＧＡ） 被称 为 第三代半导体。尤其是闪锌矿结构的立方氮化硼（－ Ｎ ， ｃ ）由 Ｂ
立方氮化硼(C-BN)薄膜的红外光谱.
立方氮化硼(C-BN)薄膜的红外光谱赵永年吉林大学超硬材料国家重点实验室长春130012C-BN像金刚石一样是聚许多优异性能於一身的多功能材料，它的硬度、热导率仅次於金刚石；而化学稳定性和抗高温氧化性却优於金刚石，尤其是它不像金刚石那样与铁元素有亲合性，是加工含铁元素材料的最硬工具材料；它在很宽的光谱范目内有很高的光透过率；它还是即能ｎ型掺杂又组Ｐ型掺杂的宽禁带半导体材料；由於它有负表面亲合势，所以是电子场发射材料。
C-BN的生长条件十分苛刻，至合在在自然界还没有找到它。
高温高压条件下合成的C-BN颗粒粒度小硬度高又不易改变形状，因此应用受到限制。
人们把广泛应用的希望寄於薄膜。
一、C-BN和h-BN的表征C-BN薄膜的沉积过程中经常有另一种构象的h-BN同时出现，红外光谱是区别两者的最好的工具，如图所示1380cm-1和780cm-1两个红外吸收峰分别是h-BN的拉伸振动模和N-B-N 的变形振动模，而1085cm-1附近的吸收峰是C-BN的特征吸收峰，由此我们可以在沉积的薄膜中区指认h-BN和C-BN。
图1 h-BN的红外光谱图2 C-BN的红外光谱图3 BN薄膜的红外光谱图3中上面吸收峰表明薄膜中只有C-BN，而下边的谱表明薄膜只两构象混合即有C-BN 也有h-BN。
二.C-BN的制备图4 用磁控溅射方法在不同基板负偏压情况下制备的ＢＮ薄膜的红外光谱图4中可以看到在不同的基板条件下制备的薄膜中h-BN和C-BN的含量有变化。
负偏压在-100伏以下薄膜是纯六角相，在-160伏时薄膜是h-BN和C-BN的混合相，当负偏压达到-220伏时薄膜是纯立方相。
当负偏压达到-260伏时由於离子能量过大，反溅射结果造成薄膜减薄，最后无法生长。
图5 BN薄膜生长的相图图5是一张相图，图中园点表明纯六角相，三角表明混合相，方框代表纯立方相，由此可以看到C-BN生长区很少，也就是它的生长条件是十分苛刻的。
三.C-BN薄膜的内应力C-BN薄膜制备中遇到的最大问题薄膜的内应力，由于内应力的存在，薄膜非常容易爆裂，多则几天少则几分钟就可能爆裂，而且C-BN的含量越高薄膜越易爆裂。
立方氮化硼结构
立方氮化硼结构立方氮化硼（cubic boron nitride，简称CBN）是一种类似于金刚石的超硬材料，具有优异的物理和化学性质。
它由硼原子和氮原子通过共价键结合而成，形成了立方晶体结构。
本文将对立方氮化硼的结构和性质进行详细介绍。
一、立方氮化硼的晶体结构立方氮化硼的晶体结构属于立方晶系，空间群为Fd-3m，每个晶胞包含两个硼原子和两个氮原子。
其晶格常数为a=3.615 Å。
立方氮化硼晶体中的硼原子和氮原子交替排列，形成了类似于钻石的立方晶体结构。
这种结构使得立方氮化硼具有类似于金刚石的硬度和优异的热导性能。
二、立方氮化硼的物理性质1.硬度：立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，居于世界之首。
它的硬度可达到48~52 GPa，是金刚石硬度的2倍以上。
这使得立方氮化硼成为制备高硬度刀具和磨料的理想材料。
2.热导性：立方氮化硼具有优异的热导性能，其热导率约为金刚石的4倍。
这使得立方氮化硼在高温环境下有良好的热稳定性，可以用于制备高温刀具和磨料。
3.化学稳定性：立方氮化硼在常温下具有良好的化学稳定性，不受大多数酸和碱的侵蚀。
这使得立方氮化硼可以用于制备耐酸碱刀具和化学反应器。
4.电绝缘性：立方氮化硼是一种优秀的电绝缘体，具有较高的电阻率。
这使得立方氮化硼可以用于制备电子元件和绝缘材料。
三、立方氮化硼的应用领域1.切削加工：立方氮化硼具有优异的硬度和热导性能，可以用于制备高硬度刀具，用于高速切削、磨削和车削加工。
它可以加工各种硬度的金属材料，如铸铁、钢、高温合金等。
2.磨料研磨：立方氮化硼作为一种超硬磨料，可以用于制备砂轮、研磨片等磨具，用于高精度磨削和抛光加工。
它在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用。
3.化学反应器：立方氮化硼具有良好的化学稳定性，可以用于制备耐酸碱的化学反应器。
它在化工、制药等领域有重要的应用。
4.电子元件：立方氮化硼作为优秀的电绝缘体，可以用于制备电子元件，如集成电路、高压绝缘材料等。
【精品文章】纳米氮化硼(BN)的特性与应用简介
其强化学惰性和抗氧化性使它在油污燃烧后可以重复使用。 图 8 a 氮化硼纳米片对乙醇、甲苯、泵油、机油和乙二醇五种污染物的吸 附能力；b 多孔氮化硼纳米片和其他吸附材料性能对比，非多孔氮化硼纳米 片、商用块体氮化硼、活性炭 4、储氢材料 氢气是目前最清洁的能源，对解决大气污染问题有着光明的发展前景。 如何能够安全有效的使用和储存氢气，是研究者首要解决的问题。用三聚 氰胺和硼酸作为前驱体，在 900-1100℃制备了多孔 BN 纳米带，比表面积 高达 1488m2/g，是已报道的氮化硼家族中比表面积最大的，其储氢性能也 非常卓越。图 9 所示是氮化硼纳米带的形貌和氢气吸附-脱附曲线。 图 9 氮化硼纳米带的形貌和氢气吸附-脱附曲线 作为一种先进的纳米材料和陶瓷材料，氮化硼纳米材料以其优秀的物理 和化学性能受到了各个领域的青睐，在光电、环保及日化等领域也必将发 挥更重要的作用。我们需要在已有的研究和应用基础上，开拓思路，实现 氮化硼纳米材料的大规模、经济实惠、零污染合成，促进广泛应用。 作者：弋木 参考文献： 1、氮化硼纳米片的制备及其性质研究，杜淼，山东大学。 2、多孔氮化硼纳米片的制备及其在气体吸附领域的应用，谢飞，北京理 工大学。 3、氮化测纳米片的规模化制备工艺探索，张平奇，大连理工大学。 4、氮化硼纳米结构的制备和性能，李娟，广西大学。 5、氮化硼纳米材料的制备及性能研究，袁颂东，华中科技大学。
纳米氮化硼（BN）的特性与应用简介
氮化硼，化学式 BN，一种非氧化物的材料，是碳(C2)的等电子体，其 晶体的晶型结构与石墨相似，是目前研究和应用较多的氮化物陶瓷材料之 一。根据晶体结构类型，BN 主要包括：六方氮化硼(h-BN)、立方氮化硼(cBN)、斜方氮化硼(r-BN)、纤锌矿氮化硼(w-BN)。 图 1 氮化硼晶型结构参数 一、氮化硼具有哪些特性呢？ 作为石墨的结构类似物，BN 某些理化性能却比石墨更加优异。BN 的性 能如下： 1、热学性能 （1）高耐热性：空气中抗氧化温度高达 900℃，惰性环境下在 18002000℃开始分解； （2）高导热性：良好的导热性，使 BN 成为陶瓷材料中导热最佳的材料 之一； （3）低热膨胀系数：膨胀系数为 10-6，仅次于石英，是陶瓷中最小的。 2、电学性能 （1）高温绝缘性好；2000℃下电阻为 104Ω/cm，陶瓷中最好的高温绝缘 材料， （2）良好的介电性能：介电常数为 4，能透微波，常用作雷达天线的外 保护层。 3、化学稳定性 （1）BN 与大多数氧化剂、无机酸/碱不发生化学反应，呈现化学惰性，
氮化硼晶体结构
氮化硼晶体结构
氮化硼是由氮元素和硼元素组成的化合物，是一种重要的半导体材料。
氮化硼具有多种形式，其中晶体构型是最重要的，因其在电子器件、传感器及其他电子电路中发挥重要作用。
本文将详细介绍氮化硼晶体的结构。
氮化硼晶体具有半导体性质，其特性主要取决于它的结构。
它的晶体结构由氮元素和硼元素组成的四方立方结构构成，每一面片上都有六个氮原子和四个硼原子。
每个硼原子都和三个氮原子相邻，而每个氮原子也被邻接的三个硼原子所包围。
氮化硼的晶体构型非常独特，是由电子和空隙结构组成的，其核心是N-B键，其中N和B分别为氮和硼原子。
在晶体构型中，氮原子具有比硼原子更多的电子，从而确保氮原子的负电荷大于硼原子，从而形成N-B键。
氮化硼晶体结构也是如何影响其性能的？氮化硼具有半导体特性，这意味着他们可以将电能转换为光能，反之亦然。
氮化硼晶体具有电子和空隙的结构，使其具有了非常高的电导率，可以促进电子的自由运动。
此外，氮化硼晶体结构还决定了它的热稳定性。
由于氮原子和硼原子相连的N-B键拥有更多的电子，使它具有较强的吸热效应，这就使得氮化硼晶体更加热稳定。
氮化硼晶体结构也决定了它的机械性能。
硼氮键体系同时具有较高的抗疲劳性能，使其具有良好的耐热阻尼性能和抗拉强度。
此外，由于氮化硼晶体结构属于自然层晶结构，也就是说，它的晶体层次结
构很容易形成，可以使它更强大、更耐用。
综上所述，氮化硼晶体结构是一种特殊的结构，在诸多器件中发挥着重要作用。
它具有非常高的抗热性、抗拉强度以及良好的热稳定性，是一种具有重要应用价值的材料。
微小尺寸立方氮化硼晶体蓝紫光发射光谱的测量与分析
在 ３０和 ２ ０ｎｎ处 两 个 结 构 阶 峰 值 产 生 的 蓝 色 光 致 发 光 ， ９ ９ Ｉ
的 Ｃ Ｎ材料 ，因缺 陷而 表现 出 Ｎ 型导 电特性 。立方 氮化硼 Ｂ
作为宽禁带半导体 ， 在光 电子学和高温微 电子器 件方面有 良
质 ，可以得到 Ｐ型或 Ｎ 型半 导体材料Ｉ ｌ， 于未经掺 杂 】 ＿对 ｌ
化硼 中发 出强烈 的紫 外线发光 。 ２ ４ｎ ｌ 在 ４ ｌ 的激发 谱 的钆掺 Ｔ
杂 陶瓷及多 晶样 品的显着特 点是在 ３ ５ ４ｎ １． ｉ ｎ处有相对 比较
明显 的发射峰值 ，这是 钆离子在 一Ｐ ／的 电子跃迁 造成 ｓ／ 。 ｚ ｚ
刘海波 贾 刚 ， ， 徐仲，集成光电子学国家重点实验室 ， 吉林 长春 １ ０ １ ３０２
２ ．黑龙 江大学 电子工程学院 ， 黑龙江 哈尔滨
３ ．长春理工大学光电信息技术学院，吉林 长春
８０ １ ５００
第３卷， ３ ０ 第 期
２０１０ 年 ３月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｓ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃｒｌＡｎ ｌｓｓ ｐ ｃｒ ｓｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａｙ ｉ
Ｗｏ ． ０ Ｎｏ ３ ｐ ５ ５ ５ ８ １ ３ ， ． ，ｐ ９ —９ Ｍ ａｃ ｒｈ，２ １ ００
微小 尺 寸 立方 氮化 硼 晶体蓝 紫 光 发射 光 谱 的测量 与 分析
机制 。
关键词
立方氮化硼单晶 ； 蓝紫光辐射 ；能谷 ； 梯度矫正局域密度近似（ ＧＡ） Ｇ 文献标 识码 ： Ａ Ｄ ：１． ９ ４ ｊｉ ｎ １ ０—５ ３ ２ １ ）３０ ９—４ ＯＩ ０ ３ ６ ／． ｓ． ０ ００ ９ （０ ０ ０～ ５ ５０ ｓ
六方氮化硼直接转化合成多晶立方氮化硼的研究
Abstract Polycrystallinecubicboronnitridewassynthesizedbydirectphasetransitionat9~15 GPa and1 500~2 100 ℃ using hexagonalboron nitride asinitial material The microstructure and mechanicalpropertiesofpolycrystallinecubic boron nitride bulk materials werecharacterized by X-ray diffractometer scanningelectron microscope and Vickers hardnesstester Theresultsshow thatthe pure phase polycrystalline cubic boron nitride can be prepared under suitable temperature and pressure withthe minimum grain size about 70 nm and the maximum more than 10 μm At the same temperature the grain size of polycrystalline cubic boron nitride bulk decreases with theincrease of synthesis pressure andthe hardnessincreases withtheincrease ofsynthesis pressure with the highest hardness64 45 GPa Key words hexagonal boron nitride polycrystalline cubic boron nitride high temperature and pressure directphasetransition
立方氮化硼的性能和应用
立方氮化硼的性能和应用作者：李重阳来源：《科技视界》 2014年第15期李重阳（郑州锐利超硬材料有限公司，河南郑州 450000）【摘要】立方氮化硼（cBN）是由六方氮化硼（hBN）在高温高压下合成的，因其独特的结构和性能在磨削加工行业得到广泛应用,本文就其结构、性能和主要应用范围进行简单介绍。
【关键词】立方氮化硼；热稳定性；应用1 立方氮化硼的结构和性能1.1 立方氮化硼的结构cBN具有类似金刚石的晶体结构，晶格常数相近(金刚石为0.3567nm,cBN为0.3615nm)，且晶体中的结合键基本相同，即都是沿四面体杂化轨道形成的共价键，在cBN的晶体结构，若以碳原子(C)置换氮(N)和硼(B)原子，便形成金刚石的晶体结构。
cBN最典型的几何形状是正四面体晶面与负四面体晶面的结合，常见的形态有：四面体、假八面体、假六面体（扁平的四面体） [1]。
根据cBN的B、N表面腐蚀的显微结构,四面体的cBN晶体可分为两种：一种是硼四面体，即四个表面是硼表面；另一种是氮四面体，即四个表面是氮表面。
二者的特征不同。
1.2 立方氮化硼的性能1.2.1 硬度立方氮化硼莫氏硬度为9.7（金刚石10），维氏硬度为7500（金刚石10000），仅次于金刚石。
超硬材料（立方氮化硼与立方金刚石）的共价键“键角”为109°28′。
正是这个109°28′共价键键角，使得立方氮化硼与立方金刚石具有最高的硬度而被称为超硬材料。
冯士光[2]认为超硬材料存在“三取向”10928定律，即：（1）当体系处于平衡稳定态时，109°28′是力学领域结构强度最高的取向；（2）当体系平衡稳定遭到破坏而处于不稳定状态时，109°28′是“应力能”自发高效地释放时阻力最小的“途径”取向，而裂纹走向即内在应力能释放取向的外在表征；（3）109°28′是空间结构高效、低耗的最优化取向。
1.2.2 强度强度是cBN产品分级和评定其质量的重要指标[3]。
氮化硼-
低的热膨胀系数及高导热率，使六方氮化硼的抗热冲击性能相当优良。
2 六方氮化硼
六方氮化硼的性能
②机械性能。摩擦系数低至0.16，高温下不增大，比二
硫化钼、石墨耐温高，氧化气氛可用到900℃，真空下可用 到2000℃。常温下润滑性能较差，故常与氟化石墨、石墨 与二硫化钼混合用作高温润滑剂。 六方氮化硼是一种软性材料，莫氏硬度仅为2。由于BN晶 体的类石墨层状结构，由片状晶体热压成型的致密HBN瓷体 具有一定程度的定向排列，这种微观组织使HBN制品的某些 性能具有较明显的各向异性特性。热压HBN的机械性能在平 行于受压方向的强度比垂直于受压方向的强度大。 另一特点是机械加工性好，可以车、铣、刨、钻、磨、切 ，并且加工精度高，所以可用一般机械加工方法加工成精度 很高的零部件制品。
多的分解温度可达 3 000 ℃的化合物之一，hBN 纤维被用作防热透波部件的陶瓷基复合材料的增强剂， 可制造耐烧蚀、介电性能和抗震性能优良的超高温防热功能 材料。h-BN 纤维的拉伸强度和弹性模量决定了其使用性能 。 （1）化学转化法该方法是以硼酸为原料先制备出 B2O3 凝胶纤维，然后将其在 NH3(低温氮化)及 N2(高温氮化)气氛 下高温转化为 h-BN 纤维。 （2）硼–氮有机先驱体法。首先将分别含硼和氮的有机化 合物经化学反应合成可用于制备h-BN 的高聚物先驱体，再 将其纺丝制成纤维，先驱体纤维经高温氮化转化为 h-BN 纤 维。
2 六方氮化硼
石墨结构与六方 氮化硼结构
2 六方氮化硼
六方氮化硼的性能
六方氮化硼（h-BN）具有优良的电绝缘性、极好的化学稳 定性以及优良的介电性能。
①热性能。无明显熔点，在0.1MPA氮气中3000℃升华，
在惰性气体中熔点3000℃，在中性还原气氛中，耐热到 2000℃，在氮气和氩中使用温度可达2800℃，在氧气气氛中 稳定性较差，使用温度1000℃以下。 六方氮化硼是陶瓷材料中导热最大的材料之一，导热率为 石英的十倍，在垂直于 c 轴方向上有较高的热导率 60W/(m· K)；低的热膨胀系数，相当于石英，是陶瓷中最小 的，在c轴方向上的热膨胀系数为41x10^-6/C ，而在d轴方 向上为2.3x10^-6/C，所以抗热震性能很好。
高压下三元层状氮化物M_(2)AlN(M=Ti,Zr)的结构、力学、电子及光学性质的第一性原理研究
高压下三元层状氮化物M_(2)AlN(M=Ti,Zr)的结构、力学、电子及光学性质的第一性原理研究吴礼海;于普良;钟敏【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2024(53)4【摘要】本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,优化了三元层状氮化物M_(2)AlN(M=Ti,Zr)的几何结构,研究了高压下三元层状氮化物M_(2)AlN(M=Ti,Zr)的结构、力学、电子及光学性质。
结构和力学性质研究表明,Ti_(2)AlN的压缩性优于Zr_(2)AlN,弹性常数证实了高压下的力学稳定性。
延展性和弹性各向异性随着压力的增加而增强,Zr_(2)AlN对压力更加敏感。
电子性质研究表明,两种三元层状氮化物均表现为金属性,共价性随着压力的增加而增强。
Ti_(2)AlN和Zr_(2)AlN的多晶体和不同轴上的静态介电函数ε_(1)(0)以及静态折射率n(0)表明光学性质存在较低的各向异性,两种三层状氮化物都表现出较强的光吸收能力和反射率。
本文的理论研究阐述了高压下三元层状氮化物Ti_(2)AlN和Zr 2AlN的相关性质,为今后的实验研究提供了比较可靠的理论依据。
【总页数】13页(P656-668)【作者】吴礼海;于普良;钟敏【作者单位】武汉科技大学冶金装备及控制教育部重点实验室;武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室;武汉科技大学精密制造研究院【正文语种】中文【中图分类】O521.2【相关文献】1.Ti_3AC_2/Zr(A=Si,Al)范德华异质结材料的几何结构、电子结构和弹性性质的第一性原理研究2.高温高压下立方氮化硼和六方氮化硼的结构、力学、热力学、电学以及光学性质的第一性原理研究3.高压下氧化镉弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究4.高压下G_(2)ZT晶体结构、电子结构和光学性质的第一性原理研究5.BaZr_(0.5)Ti_(0.5)O_3电子结构、力学和光学性质的第一性原理研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
氮化硼吸光范围
氮化硼吸光范围
氮化硼是一种由硼和氮元素组成的化合物，具有多种形式，如六方氮化硼（h-BN）和立方氮化硼（c-BN）等。
它在光吸收方面的特性与其结构和化学性质有关。
对于h-BN，它通常表现出较低的光吸收，尤其是在可见光和近红外光区域。
这是因为h-BN 的能带结构使得其对这些波长的光的吸收较少。
然而，在紫外光区域，h-BN 可能会有一定程度的吸收。
c-BN 的光吸收特性与h-BN 有所不同。
c-BN 在可见光和近红外光区域的吸收可能较h-BN 稍微高一些，但总体上仍然相对较低。
这是由于c-BN 的晶体结构和电子能带结构的特点所决定的。
需要注意的是，氮化硼的光吸收范围可能还受到其他因素的影响，例如氮化硼的纯度、结晶度、表面形貌以及样品的制备方法等。
此外，不同的应用场景和实验条件也可能会对氮化硼的光吸收行为产生影响。
在实际应用中，氮化硼的光吸收特性可以通过光谱分析等技术来研究。
这些技术可以提供关于氮化硼在不同波长下的吸收强度和波长范围的详细信息。
总的来说，氮化硼对光的吸收范围相对较窄，主要集中在紫外光区域。
然而，具体的吸收范围可能会因氮化硼的形式和样品特性而有所变化。
对于特定的应用，需要进行详细的实验研究和光谱分析来确定氮化硼对光的吸收情况，并根据具体需求来选择和利用氮化硼的光吸收特性。
立方氮化硼的晶体特性及光吸收的研究
立方氮化硼的晶体特性及光吸收的研究【摘要】立方氮化硼（（CubieBoronNitride cBN）是一种人工合成的半导体材料，有很优异的物理、化学性质。
cBN禁带较宽，宽度达 6.4eV，截止波长为193nm，非常适合用于深紫外日盲区的探测。
与其它用于紫外光探测的材料相比cBN具有介电常数小、禁带宽度更大、寄生电容小、工作温度高、器件的响应速度快、抗高能粒子辐射、耐腐蚀等优点，而且材料的击穿电压较高，是一种发展前景广阔的半导体材料。
本文对立方氮化硼结构及对光吸收进行研究，指出其性质特点，揭示光吸收机理。
【关键词】立方氮化硼;晶体;光吸收1.引言立方氮化硼（cBN）晶体是人工合成的晶体，是自然界不存在的一种原生矿，到目前为止，还没有发现天然的cBN 晶体。
1957年，美国采用超高压技术合成出cBN[1]，20世纪60年代初，前苏联、德国、日本和英国也相继成功地合成出了cBN，1966年，郑州的磨料磨具磨削研究所成功合成出中国第一颗cBN，从而拉开了中国cBN的研究序幕。
cBN单晶的熔点高，硬度大、热传导率高，这与金刚石晶体很相似，从化学稳定性、抗氧化性等方面来讲，cBN晶体更显优越。
n型、p型的cBN晶体可通过杂质掺杂技术可以得到，它是结构最简单的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，在Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族的化合物材料中，cBN晶体的禁带宽度最大。
cBN是一种典型超硬材料，不但在机械加工领域已经得到了广泛应用，在高温、高功率宽带器件及微电子学领域也有着广泛的应用前景，它可作为光的高次谐波发生器、光学整流器、电光调制器、光参量放大器、可见-紫外光转换器等。
立方氮化硼材料的特性及对光的吸收研究对航空、严酷环境条件下应用器件的突破及国民经济各领域都有着重要的现实意义。
2.立方氮化硼晶体的结构和性质2.1 立方氮化硼晶体的结构图1 立方氮化硼的晶体结构图2 晶体中B、N原子排列构成正四面体立方氮化硼晶体的堆垛方式是ABCABC…的形式，BN的形成原因可利用杂化轨道理论解释。
立方氮化硼微粉
立方氮化硼微粉立方氮化硼微粉是一种高性能陶瓷材料，具有广泛的应用前景。
本文将介绍立方氮化硼微粉的特性、制备方法以及其在领域中的应用等方面，希望能为相关领域的研究和应用提供一定的指导意义。
立方氮化硼是一种由硼和氮原子组成的陶瓷材料，结构呈立方晶系。
相比于传统氮化硼材料，立方氮化硼具有更高的硬度、高熔点，优异的热稳定性和化学稳定性等特点。
立方氮化硼微粉具有微米级的颗粒大小，具备大比表面积，有利于增强材料的力学性能、导热性能和导电性能等，因此具有广泛的应用前景。
制备立方氮化硼微粉的常见方法包括等离子体氮化法、硼烷热分解法和特殊球磨法等。
等离子体氮化法是将硼粉和氨气暴露在等离子体氛围中进行反应，生成立方氮化硼微粉。
硼烷热分解法是将硼烷气体通过加热分解生成纳米级的立方氮化硼微粉。
特殊球磨法则是将硼粉和氮化硼粉作为原料，在球磨机中进行长时间的高效混合研磨，得到立方氮化硼微粉。
立方氮化硼微粉在诸多领域具有广泛的应用前景。
首先，在材料领域，立方氮化硼微粉可用于制备高性能切削工具、陶瓷刀具等。
其高硬度和化学稳定性使得切削工具具备较长的使用寿命和良好的耐蚀性能。
其次，在电子领域，立方氮化硼微粉可用于制备高性能封装材料、导热材料等。
立方氮化硼微粉的导热性能优异，可应用于电子器件的散热，提高器件的工作效率。
此外，在能源领域，立方氮化硼微粉也可用于制备高性能催化剂、储能材料等。
立方氮化硼微粉的高化学稳定性和导电性能可优化催化剂的反应活性，提高能源储存材料的性能。
综上所述，立方氮化硼微粉作为一种高性能陶瓷材料，具有广泛的应用前景。
通过合适的制备方法，可以获得具有优异力学性能、导热性能和导电性能的立方氮化硼微粉。
在材料、电子和能源等领域中，立方氮化硼微粉展示出良好的应用潜力。
希望本文能为相关领域的研究和应用提供一定的指导意义，推动立方氮化硼微粉在实际应用中的发展。
立方相氮化硼
立方相氮化硼
立方相氮化硼（Cubic Boron Nitride，cBN）是一种硼氮化物，与石墨相似，具有类似的晶体结构，但其原子构型更接近金刚石（碳化硼）。
主要特性和应用包括：
1硬度：cBN是目前已知的硬度仅次于金刚石的物质。
它的硬度可与金刚石媲美，使其成为一种优秀的超硬材料。
2耐磨性：由于其出色的硬度，cBN在耐磨领域中有广泛应用，例如制造切削工具、磨削轮和其他磨损部件。
3化学稳定性：cBN对化学腐蚀的抵抗性较强，因此在一些腐蚀性环境中可以更长时间地保持其性能。
4高温稳定性：cBN在高温条件下具有优异的稳定性，使其在高温应用中成为一种理想的材料，例如高温切削和高温陶瓷制品。
5热导性：cBN具有较高的热导性，因此在一些需要良好散热性能的应用中也得到应用，比如在电子器件中的散热材料。
6超硬切削工具：由于其硬度和耐磨性，cBN广泛用于制造超硬切削工具，用于加工硬质材料，如合金、陶瓷和高温合金。
总体而言，cBN在一些特殊的工业和科学领域中发挥着重要的作用，特别是在对硬度、耐磨性和高温稳定性有极高要求的应用中。
立方氮化硼单晶紫外吸收光谱的研究
Ｊ ｌ ０８ ｕｙ，２ ０
立 方 氮 化 硼 单 晶 紫外 吸收 光 谱 的研 究
●
．
●
刘海 波 刚 ，陈 岗 ， ，贾 孟庆 巨 ，张铁 臣。
１ ．吉林 大学电子科学与工程学院 ， 吉林 长春
２ ．吉林大 学材料 学院 ，吉林 长春 １０ １ ３０ ２ １ ０ １ ３０２
文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０ —５ ３ ２ ０ ｝７１６ —４ ０ ００ ９ （０ ８ ０ —５ ９０
中 图分 类 号 ： Ｎ３ ４ ２ Ｔ ０ ．
制， 这方面 的相关 报道不多 。
引 言 １ 实
立方氮化硼 （Ｂ 是最 为典 型 的 Ⅲ一 ｃ Ｎ） Ｖ族人 工 合成 化合 物。 除具有优于 金 刚 石 的化学 稳 定性 和 仅次 于 金 刚石 的硬 ｃ Ｎ样品是将 ｈＢ Ｂ － Ｎ与溶剂混合后 ， ４ ０ ． 在 ． ～６ ０ＧＰ ａ和
１４ ０ ０ ０ ￣１９０℃ 的高 温 高压条 件下 １ ￣２ ｎ即得 到片状 ０ ０ｍｉ 单晶体 ，晶体呈琥珀 色 ，尺度 为 ３ ０ｔｎ ０ ，呈 厚约 １ ０ｔｎ片 ａ ０ ａ 状 。 方氮化硼是一个八 面体 ，外露 的八个 面都 为（ １ ） 立 １ １ 面。 其中有一组相互平行 较 大 的两 个 面 ，其余 六个 （ １ ） 都较 １１面 小， 呈梯形 状 ， 图 １ ｂ 。其 实 ，所谓 的片状 晶体实 际上 是 如 （）
发 育不完整的正八 面体 。这样 的晶体在 生长 过程 中 ， 有一 总
料 等特性 而 使 其 在 光 电器 件 方 面 备 受 关 注 ｒ ３ ＿ 。人 们 对 于
ｃ Ｎ的理论 和实验研 究较 早 引，大 量 的理论 研究 由于所采 Ｂ
CBN立方氮化硼
立方氮化硼立方结构的氮化硼，分子式为BN,其晶体结构（图1）类似金刚石，硬度略低于金刚石，为HV7200A 98000兆帕，常用作磨料和刀具材料。
1957年，美国的R.H.温托夫首先研制成立方氮化硼。
1简介编辑立方氮化硼cubic boron n itride立方结构的氮化硼，分子式为BN其晶体结构（图1）类似金刚石，硬度略低于金刚石,为HV7200A98000兆帕，常用作磨料和刀具材料。
1957年,美国的R.H. 温托夫首先研制成立方氮化硼。
很长一段时间里，立方氮化硼被认为在自然界不存在，直至2009年，美国加州大学河滨分校、劳伦斯2利弗莫尔国家实验室的科学家和来自中国、德国科研机构的同行一起，在中国青藏高原南部山区地下约306公里深处古海洋地壳的富铬岩内找到了这种矿物，其在大约1300摄氏度高温、118430个大气压的高压条件下形成了晶体。
该团队以中国地质科学院地质研究所教授方青松的名字将新矿物命名为qingsongite （后缀ite表示矿物）。
国际矿物学协会在2013年8月正式承认了这是一种新的矿物一一立方氮化硼。
其原子结构与金刚石中的碳原子结构类似，因此它具有高密度的特性，硬度可媲美钻石，常被用作磨料和刀具材料。
立方氮化硼CBN（Cubic Boron Nitride ）是20世纪50年代首先由美国通用电气（GE公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。
誉1立弓委.化的毒襁立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，是继人造金刚石问世后出现的又一种新型高新技术产品。
它具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，以及良好的透红外形和较宽的禁带宽度等优异性能，它的硬度仅次于金钢石，但热稳定性远高于金钢石，对铁系金属元素有较大的化学稳定性。
立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，还能有效地提高工件的磨削质量。
不同品种立方氮化硼晶体的Raman光谱
金刚石与磨料磨具 工程
Ｄａ ｎ ｉ ｍｏ ｄ＆ Ａ ｒ ｓｖ ｓ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｎ ｂ ａ ｉｅ ｎ ｉ ｅ ｆ ｇ ｉ
Ｆｅ ｂ．２ ０ Ｏｌ
Ｎ ． Ｖｏ ． ０ Ｓ ｒａ． ７ ｏ１ １３ ｅ ｉ１ １ ５
ｓ ｎｆ ａ ｔ ｉｅｅｔ ｗ ｉｈｃｕｄｂ ｌｓ ｆ ｄａ ｅｆ ｌｗｎ ： １ ｎｙｔｏｐ ａｓ ｅ ｔ ｎ ｔ ５ ｍ ｉ ｉｃｎｌ ｄｆ ｒｎ ， ｈｃ ｏｌ ｅｃ ｓｉ ｓ ｈ ｌ ｉｇ （ ）Ｏ ｌ ｗ ｅｋ ｎ ｒ ｇａ １０ ５ ｃ ｇｉ ｙ ａ ｉｅ ｔ ｏｏ ｃ ｅ ｉ
峰 外， ９５ａ 在 ２ ｍ～、５ ｍ ９ ５ｃ 和 １ ４ ｍ ５ｃ 左右 出现额外峰 ；３ 有 Ｃ Ｎ Ｔ 模的峰 ， ２ （ ） Ｂ ｏ 但对应于 Ｌ 模 的峰 ｏ 消失 ， １２ ６ｃ １ 在 ８ ｍ－左右 出现 一个 不对称 的 宽峰 。 另外在 ７ ０ａ ６ ｍ～、２ ｍ 和 １０ ５ｃ １ 出现 多个 ９０ｃ １ ｍ－处
额 外峰 。（ ） ｌ２ ６ｃ 左右 出现 一个峰 形不 对称 的宽峰 ， ４ 在 ８ ｍ 对应 Ｔ 模 的峰 有较 大的位 移 ， ａ ｎ光谱 ｏ Ｒ ｍａ 中有 强烈 的从 低 波数 端到 高波数 端 呈上 升 趋 势 的背底 。 本 文对 产 生 这 些 Ｒ ｍ ｎ峰 的原 因进 行 了分 析 ａａ
ｍｏｅ ； ３ Ｔ ｅＬ ｏ ｅｗ ｓｎ ｔ ｅ ｃ ｄ ｎ ａｙ ｍ ｔｃｂｏ ｄｐ ａ ｅｔ ｎ ｔ１２ ６ ａ ａ ｄ ｆｒ ｅ ｄ ｓ （ ） ｈ ｏ ｍ ｄ ａ ｏ ｄｔ ｔ ，ａ ｓｍ ｅｒ ｒａ ｅｋ ｃｎｅ ｇａ ８ ｍ ｅｅ ｉ ｉ ｒ ｎ ｔ ｒ ｕｈ ａ ｄｔ ｎ ｌ ｅｋ ｔ ６ ｍ～，２ ｍ ａ ｄ １０ ５ｃ ａｐ ａｅ ； ４ Ａ ｓｍｍ ｔｃｂｏｄｐ ａ ｅｔｒ ｇ ｄ ｉｏ ａ ｐ ａｓａ ７ ０ｃ ｉ ９ ０ ｃ ｎ １ ｍ ｐ ｅｒｄ （ ） ｎ ａｙ ｅ ｉ ｒａ ｅｋｃｎｅ ｎ ｒ ｉ
立方氮化硼晶体中氮原子周围等距最近的氮原子个数
立方氮化硼晶体中氮原子周围等距最近的氮原子个数近年来，随着材料研究的深入，氮化硼作为一种被广泛应用的材料受到了越来越多的关注。
因其具有高折射率、高热稳定性、良好的化学稳定性等特点，在工程和日用品中有着广泛应用。
此外，氮化硼也被广泛用于激光技术、纳米技术以及微电子技术和高温技术等领域中。
氮化硼晶体是一种多角晶系结构，由于晶体中氮原子的存在，这种晶体的主要特性和性质受到氮原子的影响。
因此，了解氮原子的分布和结构对于研究氮化硼的性质起着重要作用。
近年来，学者们针对立方氮化硼晶体进行了研究，以确定氮原子周围等距最近的氮原子个数。
首先，我们需要了解氮化硼立方晶体中氮原子的排列和结构。
氮化硼立方晶体是由八个氮原子排列而成的晶体，其中有一个中心氮原子和其他七个边缘氮原子，并且氮原子周围有六个氢原子。
从晶体结构上来看，立方氮化硼晶体中氮原子周围有三个氮原子，这三个氮原子被称为氮原子的邻居。
氮原子的邻居又分为两类，当两个氮原子位于距离最近的时候，被称为氮原子的等距邻居，那么这三个等距的邻居的数量是多少呢？根据物理学原理，确定氮原子周围等距最近的氮原子个数需要满足以下条件：一、氮原子间的距离应该相同，这个距离就是氮原子与氮原子之间所形成的八面体的边长。
二、氮原子之间的距离应该小于氮原子与氢原子之间的距离，即氮原子与氢原子之间的边长要大于氮原子之间的边长。
根据这两个条件，可以得出，立方氮化硼晶体中氮原子周围等距最近的氮原子个数为三个。
此外，分析氮原子的周边结构也可以确定氮原子的等距邻居的数量，例如氮原子周围有三个或六个氢原子，则氮原子周围等距最近的氮原子个数为三个。
另外，当等距邻居存在时，氮原子与其他氮原子之间的距离也是相等的，这应该也是确定氮原子周围等距最近的氮原子个数的一个重要依据。
综上所述，立方氮化硼晶体中氮原子周围等距最近的氮原子个数为三，分别为中心氮原子和其他两个边缘氮原子。
从物理学原理出发，可以确定氮原子周围等距最近的氮原子个数是三个；从氮原子的周边结构出发，也可以确定氮原子周围等距最近的氮原子个数。
立方氮化硼晶体中氮原子周围等距最近的氮原子个数
立方氮化硼晶体中氮原子周围等距最近的氮原子个数自20世纪50年代以来，研究非晶材料的发展已经成为研究焦点，而立方氮化硼晶体是其中的一个重要的晶体形式。
立方氮化硼晶体中的氮原子是立方空间中最主要的原子，其周围的氮原子个数是关于结构中氮原子自身之间的物理间距特性的重要体现。
立方氮化硼晶体中，每一个氮原子被八个其他氮原子所围绕，这八个氮原子由六个面中心氮原子和两个棱角氮原子组成，这八个不同方向上的氮原子之间的最近距离是0.253nm，因此在立方氮化硼晶体中氮原子周围等距最近的氮原子个数为8个。
此外，由于立方氮化硼晶体的特殊结构，使得其具备某些特殊的力学性质，例如应力软化行为，液-固相变形行为，耗散性质，以及耗散模数的能力，使其成为高尺寸晶体调控中一个相当重要的材料。
此外，由于立方氮化硼晶体拥有一种半导体特性，可以针对处理信号幅度、延迟和传输带宽之间的宽度来处理电信号，成为半导体器件的重要组成部分。
因此，立方氮化硼晶体在许多应用中都发挥了重要的作用，在立方氮化硼晶体中氮原子周围等距最近的氮原子个数为8个。
可以说，这种结构的特殊性也弥补了立方氮化硼晶体的应用前景，为科学研究拓展了新的可能。
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立方氮化硼的晶体特性及光吸收的研究
【摘要】立方氮化硼（（CubieBoronNitride cBN）是一种人工合成的半导体材料，有很优异的物理、化学性质。
cBN禁带较宽，宽度达 6.4eV，截止波长为193nm，非常适合用于深紫外日盲区的探测。
与其它用于紫外光探测的材料相比cBN具有介电常数小、禁带宽度更大、寄生电容小、工作温度高、器件的响应速度快、抗高能粒子辐射、耐腐蚀等优点，而且材料的击穿电压较高，是一种发展前景广阔的半导体材料。
本文对立方氮化硼结构及对光吸收进行研究，指出其性质特点，揭示光吸收机理。
【关键词】立方氮化硼;晶体;光吸收
1.引言
立方氮化硼（cBN）晶体是人工合成的晶体，是自然界不存在的一种原生矿，到目前为止，还没有发现天然的cBN 晶体。
1957年，美国采用超高压技术合成出cBN[1]，20世纪60年代初，前苏联、德国、日本和英国也相继成功地合成出了cBN，1966年，郑州的磨料磨具磨削研究所成功合成出中国第一颗cBN，从而拉开了中国cBN的研究序幕。
cBN单晶的熔点高，硬度大、热传导率高，这与金刚石晶体很相似，从化学稳定性、抗氧化性等方面来讲，cBN晶体更显优越。
n型、p型的cBN晶体可通过杂质掺杂技术可以得到，它是结构最简单的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，在Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族的化合物材料中，cBN晶体的禁带宽度最大。
cBN是一种典型超硬材料，不但在机械加工领域已经得到了广泛应用，在高温、高功率宽带器件及微电子学领域也有着广泛的应用前景，它可作为光的高次谐波发生器、光学整流器、电光调制器、光参量放大器、可见-紫外光转换器等。
立方氮化硼材料的特性及对光的吸收研究对航空、严酷环境条件下应用器件的突破及国民经济各领域都有着重要的现实意义。
2.立方氮化硼晶体的结构和性质
2.1 立方氮化硼晶体的结构
图1 立方氮化硼的晶体结构
图2 晶体中B、N原子排列构成正四面体
立方氮化硼晶体的堆垛方式是ABCABC…的形式，BN的形成原因可利用杂化轨道理论解释。
到目前为止，氮化硼有五种相：sp2杂化、sp3杂化的相各两种，分别是六角和菱面体氮化硼、六方和立方氮化硼;混合相一种：sp2与sp3杂化。
氮化硼的相结构在一定的条件下可相互转变。
cBN具有类似于金刚石的晶体结构，如图1和图2所示，每一层结构都是按紧密堆积的原则形成，由硼原子和
氮原子构成的单层互相交替。
它是氮化硼sp3杂化后形成的，晶体中的结合键也都是沿四面体杂化轨道形成的共价键，不区别在于金刚石中的结合键是C-C共价键，而立方氮化硼晶体中的结合键是B-N不同种类原子间的共价键，还有一些的结合较弱的离子键。
2.2 立方氮化硼晶体的性质
cBN与金刚石结构和性质很相似，表1列出两种材料的基本性质对比，表1表明：在硬度和热导率方面立方氮化硼晶体比金刚石小，但cBN 晶体稳定性比金刚石要好，在空气中发生cBN氧化的温度为1200℃，而金刚石是600℃。
表2列出了立方氮化硅的基本性质。
表1 立方氮化硼和金刚石的性质对比
表2 立方氮化硼的基本性质
3.立方氮化硼晶体的光吸收
半导体最重要的吸收是价电子吸收，当固定频率的光入射到材料表面时，电子会吸收光子够的能量，从价带跃迁到导带。
电子从低能带跃迁到高能带的原理类似于原子中的电子从低能级跃迁到高能级的原理，但原子能级是不连续的，两能级间的能量差是固定的，电子的跃迁只能吸收一定频率的光子，吸收形式表现为线吸收;实际在晶体中，吸收多为连续的能带，因此，光吸收表现为连续的吸收带。
3.1 本征吸收
在绝对零度时，半导体内电子占满所有价带，价带内的电子不会被激发到高能级上。
但光入射到材料上，电子有可能吸收足够能量的光子的能量而被激发跃迁入空的导带，在价带中剩余空穴，形成电子-空穴对，如图3所示。
图3 光的本征吸收
图4 电子的直接跃
图5 自由载流子吸收
图6 杂质吸收中的电子跃迁
3.2 跃迁
在电子吸收光子的过程中，必须满足能量守恒外、动量守恒。
设电子原波矢
是k，目标状态波矢是k’，对于能带中的电子，hk具有动量的性质，跃迁过程中，k和k’须满足：hk’-hk=hv，如图4所示。
3.3 其它吸收
1）自由载流子吸收
入射到半导体材料的一定频率的光，若入射光子的能量较低，低于禁带宽度，但吸收也也同样存在，且吸收强度与波长有关，随波长的增大而增加。
图5表示自由载流子的吸收作用，这是在本征吸收限以外的长波不断增强的吸收。
这由自由载流子在带内的跃迁所引起的，我们称之为自由载流子吸收。
2）杂质吸收
价带中的电子跃迁到杂质能级上，与杂质能级上的空穴复合，我们把这种光吸收称为杂质吸收。
杂质能级上的电子或空穴也能引起光的吸收。
电子吸收光子跃迁到导带，空穴也吸收光子而跃迁到价带，如图6所示。
4.结语
cBN的大尺寸晶体培育技术、用化学气相沉积法培育功能性cBN晶体的技术及其在光、电、热等方面的研究均落后于国际水平，纳米cBN等前沿技术及其产品的开发与应用研究有待提高。
cBN晶体经过几十年的研究发展，还只是在作为工程材料这一应用方面卓有成效，但在作为功能材料方面的应用研究还有需提高，其具有潜在前景，希望人们去探索、开发、应用。
以后提及cBN材料时，不仅要把cBN用作工程材料作为主流，也要把cBN作为功能材料来开发，这样才能使cBN材料及其应用得到全方位的发展，为社会创造更大的价值。
参考文献
[1]Wentorf R H.Cubic form of boron nitride[J].Chem Phys，1957，26：956
[2]冯双.立方氮化硼紫外光电效应的研究[D].吉林大学，2010
[3]刘海波.立方氮化硼单晶半导体特性及电致发光现象的研究[D].吉林大学，2008
课题来源：吉林省教育厅“十一五”科学技术研究项目（2010496号）。