الآفاق المستقبلية لنتريد البورون

نظرًا للصلابة العالية للمواد الفولاذية ، يتم توليد الكثير من الحرارة أثناء المعالجة. أدوات الماس سهلة التحلل في درجات حرارة عالية وتتفاعل بسهولة مع المعادن الانتقالية. تتمتع مواد C-BN باستقرار حراري جيد وليس من السهل التفاعل مع معادن أو سبائك مجموعة الحديد. يمكن استخدام التفاعل على نطاق واسع في المعالجة الدقيقة والطحن وما إلى ذلك لمنتجات الصلب. بالإضافة إلى مقاومة التآكل الممتازة ، تتمتع c-BN أيضًا بمقاومة ممتازة للحرارة. يمكنها أيضًا قطع الفولاذ المقاوم للحرارة ، والسبائك الحديدية ، والفولاذ المقوى ، وما إلى ذلك ، ويمكنها قطع اللفات المبردة عالية الصلابة والتسلل في درجات حرارة قطع عالية نسبيًا. مادة التبريد الكربوني وسبائك Si-A1 التي تعتبر خطيرة جدًا لتآكل الأدوات. في الواقع ، تم استخدام أدوات القطع والأدوات الكاشطة المصنوعة من جسم متكلس من الكريستال c-BN (تم تصنيعه في درجات حرارة عالية وضغط عالٍ) في المعالجة الدقيقة عالية السرعة لمختلف مواد الكربيد الأسمنتية.

بصفتها مادة أشباه الموصلات ذات فجوة واسعة النطاق (فجوة النطاق 6.4 فولت) ، تتمتع C-BN بموصلية حرارية عالية ، ومقاومة عالية ، وحركة عالية ، وثابت عازل منخفض ، ومجال كهربائي عالي الانهيار ، ويمكنها تحقيق المنشطات من النوع المزدوج ولديها استقرار جيد. جنبا إلى جنب مع الماس ، SiC و GaN ، يطلق عليه الجيل الثالث من أشباه الموصلات بعد Si و Ge و GaAs. السمة المشتركة بينهما هي فجوة واسعة النطاق ، وهي مناسبة لصنع الإلكترونات المستخدمة في ظل الظروف القاسية. جهاز. يعطي الجدول 10.6 مقارنة بين خصائصها المختلفة. ليس من الصعب العثور على أنه بالمقارنة مع SiC و GaN ، فإن C-BN والماس لها خصائص ممتازة أكثر ، مثل فجوة النطاق الأوسع ، والتنقل العالي ، والمزيد من المجال الكهربائي عالي الانهيار ، وثابت العزل الكهربائي المنخفض ، والتوصيل الحراري العالي. من الواضح أن C-BN والماس أفضل كمواد إلكترونية متطرفة. ومع ذلك ، نظرًا لكون الماس مادة شبه موصلة ، فإن الماس له ضعف قاتل ، أي أن تنشيط الماس من النوع n صعب للغاية (يمكن أن تصل مقاومة المنشطات من النوع n إلى 102 · cm ، وهو بعيد عن معيار الجهاز) ، بينما يمكن أن يحقق c-BN المنشطات من النوع المزدوج. على سبيل المثال ، في عملية توليف درجة الحرارة العالية والضغط العالي وتحضير الأغشية الرقيقة ، يمكن إضافة Be الحصول على أشباه الموصلات من النوع p ؛ إضافة S ، C ، Si ، وما إلى ذلك يمكن الحصول على أشباه الموصلات من النوع n. لذلك ، بشكل عام ، c-BN هي مادة أشباه الموصلات من الجيل الثالث مع أداء ممتاز. لا يمكن استخدامه فقط لإعداد الأجهزة الإلكترونية التي تعمل في ظل ظروف قاسية مثل درجات الحرارة العالية والتردد العالي والطاقة العالية ، ولكن له أيضًا مزايا في اللمعان فوق البنفسجي العميق وأجهزة الكشف. آفاق تطبيق واسعة. في الواقع ، ميشيما وآخرون. ذكرت لأول مرة أن الثنائيات الباعثة للضوء c-BN المصنوعة في ظروف درجات الحرارة العالية والضغط العالي يمكن أن تعمل عند درجة حرارة 650 درجة مئوية. في ظل التحيز الأمامي ، يصدر الصمام الثنائي الضوء الأزرق المرئي للعين المجردة ، وتظهر القياسات الطيفية أنه الأقصر. الطول الموجي 215 نانومتر (5.8 فولت). يحتوي C-BN على معامل تمدد حراري مشابه لـ GaAs و Si ، وموصلية حرارية عالية وثابت عازل منخفض ، وأداء عزل جيد ، واستقرار كيميائي جيد ، مما يجعلها مادة بالوعة الحرارة وطلاء عازل للدوائر المتكاملة. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي C-BN على تقارب سلبي للإلكترون ، ويمكن استخدامه كمواد انبعاث لحقل الكاثود البارد ، ولديه مجموعة واسعة من آفاق التطبيق في مجال شاشات العرض المسطحة ذات المساحة الكبيرة.

من حيث التطبيقات الضوئية ، نظرًا للصلابة العالية لفيلم c-BN والنفاذية العالية في نطاق الطول الموجي بأكمله من الأشعة فوق البنفسجية (بدءًا من 200 نانومتر تقريبًا) إلى الأشعة تحت الحمراء البعيدة ، فهي مناسبة كطلاء سطحي لبعض المكونات الضوئية ، خاصة كطلاء مواد النوافذ مثل سيلينيد الزنك (ZnSe) وكبريتيد الزنك (ZnS). بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع بمقاومة جيدة للصدمات الحرارية وصلابة تجارية ، ومن المتوقع أن تصبح مادة نافذة مثالية لليزر وأجهزة الكشف عالية الطاقة.