Growth of boron nitride nanotubes from magnesium-based catalysts

This study reports an efficient method for growing high-quality boron nitride nanotubes(BNNTs)via chemical vapor deposition of low-melting-point precursors—magnesium diboride(MgB_(2)),magnesium nitride(Mg_(3)N_(2)),and diboron trioxide(B_(2)O)at a growth temperature of 1000–1300℃.The strong oxygen-capturing ability of Mg_(3)N_(2)inhibits the formation of high-melting-point Mg_(3)B_(2)O_(6),which helps MgB_(2)to maintain an efficient and stable catalytic capacity,thereby enhancing its growth efficiency and utilization of the boron source.Moreover,polydimethylsiloxane(PDMS)composites formed from these BNNTs demonstrated much greater thermal conductivities than pure PDMS.Thus,this novel strategy for preparing BNNTs is efficient,and they have great potential for application as thermal interface materials.

气相沉积BN膜的性能及形成机制的研究

用射频等离子体辅助化学气相沉积技术制备了ＢＮ膜．对以Ａｒ＋１０％Ｈ２（体积分数）、Ｈ２和Ｎ２气为载气沉积的膜，进行了ＦＴＩＲ，ＴＥＭ，ＳＥＭ等分析，比较了不同载气下膜层的立方氮化硼含量、膜基结合力、膜层残余应力、硬度和耐磨性．对立方氮化硼的形成机制进行了探讨．

氢流量对富硅-氮化硅薄膜键结构及光学性质的影响

采用等离子体增强化学气相沉积法,以SiH_4、NH_3和H_2为反应气体,通过改变氢流量来制备富硅-氮化硅薄膜。利用傅里叶变换红外吸收光谱、紫外-可见光透射光谱、X射线衍射谱和光致发光谱对薄膜的结构与性质进行表征。实验发现,适当地增加H2流量,可以提高反应过程中H离子与Si、N悬挂键的键合几率,从而起到钝化薄膜悬键的作用。当H_2流量从10 sccm变化到20 sccm时,H主要起到钝化薄膜悬挂键作用,因而缺陷态减少,缺陷态发光减弱,薄膜的光学带隙缓慢展宽。继续增加H_2流量,薄膜中的氮原子持续增加,伴随着缺陷态再次增多,辐射加强,并导致光学带隙迅速展宽。当H_2流量达到30 sccm时,薄膜中的氮化硅晶粒增大,数目增多,缺陷态发光消失,出现了氮化硅中由非晶硅量子点团簇引起的发光现象,说明薄膜中出现了非晶硅量子点团簇。因此,适量的增加氢流量能够对薄膜起到钝化的作用,并实现从富硅-氮化硅向Si_3N_4相转变的过程中形成氮化硅基质包埋的非晶硅量子点团簇结构。

化学气相沉积法制备氮化硼纳米管的研究进展:反应装置、气源材料、催化剂

氮化硼纳米管(BNNTs)具有优良的耐高温、抗氧化、防辐射、绝缘和导热性能,因此,在航空航天、辐射屏蔽、热界面材料以及深紫外发射等领域具有潜在的应用前景。然而,高品质BNNTs的可控制备和批量生产仍然是学术和工业界的重大挑战。在BNNTs的众多制备方法中,化学气相沉积法(CVD)是最有潜力实现其可控制备的方法之一。但是,科学家们对于CVD法制备BNNTs的催化机理和影响因素尚未形成共识。鉴于此,文章从反应装置、氮源、硼源和催化剂4个方面对CVD法制备BNNTs进行了综述,并系统总结了相应的规律。在此基础上,分析了目前BNNTs可控制备中存在的问题,并对CVD法在BNNTs可控制备中的作用进行了展望,以期对今后BNNTs的制备起到借鉴作用。

氮化硼纳米管制备技术研究进展

氮化硼纳米管是类似于碳纳米管的一维纳米材料,由于其双原子结构特征,硼源难以控制,以及催化剂效率低等多种因素,致使它的合成技术至今尚未成熟。综述了氮化硼纳米管的各种制备技术,重点介绍可能实现大批量制备氮化硼纳米管的方法,主要包括化学气相沉积法与球磨法,分析了其优缺点。在此基础上,对今后批量制备氮化硼纳米管的方法提出了设想与展望。

氮化硼薄膜制备技术研究进展

简述了氮化硼的优异性能和广阔的应用前景，概述了氮化硼薄膜的制备方法，分析了薄膜制备过程中的影响因素，最后对氮化硼薄膜今后的研究方向提出展望。

间歇式推舟-CVD法制备竹节状氮化硼纳米管

以平均粒径在250 nm左右的超细碳化硼粉为前驱体,控制反应气氛为氨气,在1 150~1 250℃下利用间歇式推舟-化学气相沉积法制备竹节状氮化硼纳米管(BNNTs)。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和傅里叶转换红外光谱分析仪对产物的结构和形貌进行表征,结果表明,BNNTs的直径在150~450 nm范围内,平均长度约为5μm。该方法工艺简单,合成温度低,BNNTs的纯度高。

BN纳米管制备研究进展

BN纳米管(BNNTs)是一种与碳纳米管相似的管状结构材料,因其优异的力学强度、高的热导率、良好的热稳定性及化学稳定性、超疏水性及优异的电绝缘性等性能,在冶金、化工、环境、催化及生物医学等领域具有广泛的应用前景。简要综述了电弧放电法、化学气相沉积法与球磨氮化反应法制备BNNTs的优缺点及影响因素,并对今后BNNTs的研究重点和方向进行了展望。

六方氮化硼二维材料的制备及光电特性的研究进展

介绍了六方氮化硼(h-BN)材料的几种主要制备方法,如剥离法、化学气相沉积法、水热法等,并讨论了各种制备方法的特点。同时展示了以h-BN二维材料制备的晶体管的特性,发现其具有良好的电学和放大特性。综述了h-BN与石墨烯、硫化钼等其他二维材料构成的异质结的光电特性,因为h-BN带隙宽,与其他二维材料形成的异质结势垒高度增加,载流子复合速率降低,使光电流响应率增加,响应时间减小,从而使器件的频率特性得到显著提升。这些优异特性可用于制备光电探测器和太阳能电池等高效率的纳米光电子器件。最后,还对h-BN未来的发展方向进行了展望,其制备工艺和应用领域还有待进一步深入拓展。

碳氮纳米管薄膜及其场致电子发射特性

利用微波等离子体增强化学气相沉积技术,在玻璃衬底上600℃～650℃的低温下制备出了碳氮纳米管薄膜,氮含量为12%,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子谱(XPS)和Raman光谱等测试手段对所制备薄膜的表面形貌、微结构和成分进行了分析,并研究了其场致电子发射特性,阈值电场为3.7V/μm。当电场为8V/μm时,电流密度为413.3μA/cm2。实验表明该薄膜具有优异的场发射性能,而且用这种方法制备的薄膜将大大简化平板显示器件的制作工艺。

立方氮化硼薄膜生长过程中的界面控制

在立方氮化硼薄膜气相生长过程中生成的无定形初期层和乱层结构氮化硼中间层,一直是阻碍立方氮化硼薄膜外延生长的主要原因.系统地分析了硅衬底预处理对立方氮化硼薄膜中无定形初期层成分的影响,发现在等离子体化学气相生长法制备薄膜时,硅衬底上形成无定形初期层的可能原因有氧的存在、离子轰击以及高温下硅的氮化物的形成.在H2气氛中1200K热处理硅衬底可以有效地减少真空室中残留氧浓度,除去硅表面的自然氧化层,保持硅衬底表面晶体结构.控制衬底温度不超过900K,就能防止硅的氮化物的形成,成功地除去无定形初期层.对乱层结构氮化硼生长条件的系统研究发现,在接近溅射控制的衬底偏压附近有一个乱层结构氮化硼生长偏压区间.减小衬底偏压处于该乱层结构氮化硼生长区间的时间,能有效地抑制乱层结构氮化硼中间层的形成.并用高分辨电子显微镜成功地发现了立方氮化硼薄膜在硅衬底上直接成核与生长.本结果对立方氮化硼薄膜在大功率高温电子器件等方面的应用有重要意义.

纳米涂层增强碳纳米管阵列界面热输运

为解决电子界面的散热问题,热界面材料逐渐得到人们的关注与发展。由碳纳米管组装而成的阵列材料具备良好导热性能及稳定性。为了进一步改善阵列-热沉界面导热,本文提出在大直径碳管阵列顶端溅射纳米薄膜以有效改善热阻问题。利用3ω法测量获得了纳米薄膜附着前后阵列与热沉接触热阻,结果表明涂层覆盖的阵列表现出极低的界面热阻,阻值大小与表面粗糙度密切相关。研究结果为制备具有优异性能的阵列热界面材料提供了实验指导。

大尺寸石墨基BDD涂层电极的MPCVD法沉积

针对具有工业化应用前景的大尺寸掺硼金刚石(BDD)电极难于用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术制备的问题,通过以热等静压(HIP)石墨片取代传统的硅基体,结合预涂覆金属过渡层及采用适于大面积生长的高功率碟形腔型MPCVD装置,沉积生长直径达100 mm的石墨基掺硼金刚石(BDD)涂层电极。BDD薄膜沉积前,使用热化学气相沉积(TCVD)工艺在石墨基体表面预镀覆金属铌作为过渡层,以避免金刚石沉积阶段石墨基体剧烈氢刻蚀,提高金刚石形核率并增强膜材致密完整性;MPCVD沉积BDD工艺条件为CH_(4)浓度3%、乙硼烷掺杂源浓度B/C为7500×10^(-6)、微波功率7.5 kW、沉积气压10.5 kPa、基体温度860℃、生长时间10 h。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)等技术对所制备薄膜进行表征,SEM表征表明在直径100 mm石墨基片上生长的BDD厚度达13μm,晶粒尺寸约10μm,且为典型的柱状晶结构;拉曼光谱中仅存在金刚石和与硼掺杂相关的特征峰,而XRD图谱揭示所制备样品为纯净的金刚石相。同时不同区域的SEM和Raman检测结果显示BDD在整个直径100 mm的区域内覆盖完整,且有较好的均匀性和一致性。循环伏安扫描曲线结果显示该石墨基BDD具有较大电势窗口(2.8 V),保持较高的电化学反应活性和较好的稳定性。本文研究表明采用合适的基材和预处理技术,可通过MPCVD方法获得大尺寸高质量的BDD涂层电极。