纳米科学：研究人员发现了新的氮化硼相和创造纯c-BN的新方法！

      北卡罗来纳州立大学的研究人员发现了材料氮化硼（Q-BN）的新阶段，它可用于制造工具和电子显示器。研究人员还开发了一种在环境温度和气压下制造立方氮化硼（c-BN）的新技术，该技术具有一系列应用，包括先进电网技术的开发，这是我们Q-carbon发现的续集，并将Q-carbon转化为钻石，”北卡罗来纳州立大学材料科学与工程系John C. Fan杰出讲座教授，一篇描述该研究的论文的主要作者Jay Narayan说。“ 借助于动力学和时间控制，我们绕过了被认为是氮化硼热力学极限的东西，以创造这种新的氮化硼相。
 
      “我们还开发了一种更快，更便宜的方法来制造c-BN，使这种材料更适用于高功率电子，晶体管和固态器件等应用，”Narayan说。“可以使用我们的技术制造的C-BN纳米针和微针也有可能用于生物医学设备。”C-BN是一种氮化硼形式，具有类似于金刚石的立方晶体结构，早期测试表明Q-BN比金刚石更硬，并且在创造切削工具方面它比金刚石更具优势。与所有碳一样，金刚石与铁和黑色金属材料发生反应。Q-BN没有。Q-BN具有无定形结构，可以很容易地用于涂覆切削工具，防止它们与含铁材料发生反应。
 
      为了制造Q-BN，研究人员从一层热力学稳定的六方氮化硼（h-BN）开始，其厚度可达500-1000纳米。将材料放置在基板上，然后研究人员使用高功率激光脉冲将h-BN快速加热到2800开氏度或4,580华氏度。然后使用快速吸收热量的基底对材料进行淬火。整个过程大约需要五分之一毫秒，并且是在环境空气压力下完成的，通过操纵材料下方的种子基底和冷却材料所需的时间，研究人员可以控制h-BN是否转化为Q-BN或c-BN。这些相同的变量可用于确定c-BN是否形成微针，纳米针，纳米点，微晶或膜。
 
      使用这种技术，我们能够在一秒内制作出100到200平方英寸的Q-BN或c-BN薄膜，”Narayan说，相比之下，先前用于产生c-BN的技术需要将六方氮化硼加热至3,500开氏度（5,840华氏度）并施加95,000大气压。
 
      C-BN具有与金刚石类似的特性，但与金刚石相比具有几个优点：c-BN具有更高的带隙，这对于在大功率器件中使用是有吸引力的;c-BN可以“掺杂”以赋予其正电荷和负电荷层，这意味着它可以用于制造晶体管;当暴露在氧气中时，它在其表面形成稳定的氧化层，使其在高温下稳定。最后一个特征意味着它可以用于制造用于氧气环境中的高速加工工具的固态器件和保护涂层。
      我们乐观地认为，我们的发现将用于开发基于c-BN的晶体管和高功率器件，以取代笨重的变压器，并帮助创建下一代电网，”Narayan说。