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美國研發(fā)出金剛石 氮化硼晶體層可用于高功率器件

北卡羅來納州立大學的材料研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新技術，將金剛石沉積在立方體氮化硼表面（c-BN），結合成一個新的單晶體結構。

“這種材料可以用來制造大功率設備，如創(chuàng)建下一代智能電網(wǎng)所需的固態(tài)變壓器，”，北卡州立大學材料科學與工程特聘講席教授及本研究論文的主要作者Jay Narayan說。

“它也可以用來制造刀具、高速切削加工和深海鉆井設備，”Narayan說。“金剛石很堅硬但也容易氧化成柔軟的石墨。c-BN包覆層可以防止氧化。金剛石也與鐵相互作用，使其難以用于鋼工具。再次，c-BN會解決這個問題。”

c-BN是一種具有立方晶體結構的氮化硼（BN）。它與金剛石性能相似，但有幾個優(yōu)點：c-BN具有較高的帶隙，這使其用于大功率器件極具吸引力；c-BN可以被“摻雜”，使其具有正、負電荷層，這意味著它可以被用來制造晶體管；當暴露在氧氣中時，其表面形成穩(wěn)定的氧化層，使它在高溫條件下穩(wěn)定。今年早些時候，Narayan公布了一種更快、更便宜的制造c-BN的技術。

研究人員首先創(chuàng)建c-BN基體，用來創(chuàng)建外延、或單晶的金剛石/c-BN結構。使用了Narayan今年早些時候發(fā)布的新技術。然后利用脈沖激光沉積法-在500℃和優(yōu)化的大氣壓力下-將金剛石沉積在c-BN表面。使用脈沖激光技術能夠控制金剛石層的厚度。

“在一個單腔室內(nèi)便可完成所有工作，過程更加節(jié)能，更有時效性，”Narayan說，“只需使用固態(tài)碳和氮化硼即可，它比傳統(tǒng)技術更環(huán)保?！?/p>

研究人員還能夠利用傳統(tǒng)的化學氣相沉積技術將金剛石沉積在c-BN表面，但這需要利用甲烷氣、氫氣和900°C的鎢燈絲。“化學氣相沉積的方法能夠完成這些工作，但我們的脈沖激光沉積方法效果更好，不涉及有毒氣體，可在較低的溫度下完成?！盢arayan說。

Narayan已經(jīng)與人共同創(chuàng)立了一家公司，q-carbon有限責任公司。該公司擁有該項技術的授權，致力于將該技術在多個應用程序中實現(xiàn)商業(yè)化使用。

（來源：科學網(wǎng)）