Způsob výroby nitridu boru

Metoda vysokoteplotní a vysokotlaké syntézy
V roce 1957 Wentorf poprvé uměle syntetizoval kubický BN. Když je teplota blízká nebo vyšší než 1700 stupňů a minimální tlak je 11~12 GPa, čistý hexagonální nitrid boru (HBN) se přímo přeměňuje na kubický nitrid boru (CBN). Později lidé zjistili, že použití katalyzátorů může výrazně snížit transformační teplotu a tlak. Běžně používané katalyzátory jsou: alkalické kovy a kovy alkalických zemin, nitridy alkalických kovů a alkalických zemin, fluornitridy alkalických zemin, boritanové soli amonné a anorganické fluoridy. Mezi nimi jsou teplota a tlak požadované pro amoniumboritanovou sůl jako katalyzátor nejnižší. Požadovaný tlak je 5 GPa při 1500 stupních a teplotní rozsah je 600 ~ 700 stupňů, když je tlak 6 GPa. Je vidět, že i když přidání katalyzátorů může značně snížit transformační teplotu a tlak, požadovaná teplota a tlak jsou stále relativně vysoké. Proto je zařízení pro jeho přípravu složité a náklady jsou vysoké a jeho průmyslové použití je omezené.
Metoda chemické syntézy par
V roce 1979 Sokolowski úspěšně použil technologii pulzního plazmatu k přípravě filmu kubického nitridu boru (CBN) při nízké teplotě a nízkém tlaku. Použité zařízení je jednoduché a proces se snadno implementuje, takže se rychle vyvíjel. Objevily se různé metody napařování. Tradičně se to týká hlavně tepelné chemické depozice par. Experimentální zařízení se obecně skládá z tepelně odolné křemenné trubice a topného zařízení. Substrát může být ohříván ohřívací pecí (hot wall CVD) nebo vysokofrekvenčním indukčním ohřevem (studená stěna CVD). Reakční plyn se rozkládá na povrchu vysokoteplotního substrátu a současně dochází k chemické reakci, která vede k usazování filmu. Reakční plyn je směs BCI3 nebo B2H4 a NH3.
Metoda hydrotermální syntézy
Tato metoda využívá vodu jako reakční médium ve vysokoteplotním, vysokotlakém reakčním prostředí v autoklávu, takže se rozpouštějí obvykle nerozpustné nebo nerozpustné látky a reakce může být také rekrystalizována. Hydrotermální technologie má dvě vlastnosti. Jednou je její relativně nízká teplota a druhou je, že se provádí v uzavřené nádobě, aby se zabránilo těkání složek. Jako metoda nízkoteplotní a nízkotlaké syntézy se používá k syntéze kubického nitridu boru při nízké teplotě.
Metoda tepelné syntézy benzenu
Jako metoda nízkoteplotní syntézy nanomateriálů, která se objevila v posledních letech, se tepelné syntéze benzenu dostalo široké pozornosti. Díky své stabilní konjugované struktuře je benzen vynikajícím rozpouštědlem pro tepelnou syntézu rozpouštědel. Nedávno byl úspěšně vyvinut do technologie tepelné syntézy benzenu, jako je reakční vzorec:
BCl3+Li3N→BN+3LiCl
nebo BBr3+Li3N→BN+3LiBr
Reakční teplota je pouze 450 stupňů. Technologie tepelné syntézy benzenu může připravit metastabilní fáze, které lze získat pouze za extrémních podmínek a existují pod ultra vysokým tlakem při relativně nízkých teplotách a tlacích. Tato metoda realizuje přípravu kubického nitridu boru při nízké teplotě a nízkém tlaku. Tato metoda je však stále ve stádiu experimentálního výzkumu a jde o metodu syntézy s velkým aplikačním potenciálem.
Technologie vlastního šíření
Nezbytná energie je dodávána externě k vyvolání vysoce exotermické chemické reakce. Systém lokálně reaguje za vzniku fronty chemické reakce (spalovací vlny). Chemická reakce probíhá rychle za podpory jimi uvolněného tepla a spalovací vlna se šíří celým systémem. Ačkoli je tato metoda tradiční metodou anorganické syntézy, byla v posledních letech popsána pouze pro syntézu nitridu boru.
Technologie tepelné syntézy uhlíku
Tato metoda používá kyselinu boritou jako surovinu, uhlík jako redukční činidlo a plynný čpavek k nitridaci na povrchu karbidu křemíku za účelem získání nitridu boru. Produkt má vysokou čistotu a má velkou aplikační hodnotu pro přípravu kompozitních materiálů.
Technologie iontového naprašování
Pomocí technologie nanášení částicovým paprskem naprašování se získá směsný produkt kubického nitridu boru a hexagonálního nitridu boru. Ačkoli tento způsob obsahuje méně nečistot, je obtížné řídit morfologii produktu kvůli obtížnosti při řízení reakčních podmínek. Stále existuje velký potenciál pro rozvoj této metody.
Metoda laserem indukované redukce
Použití laseru jako externího zdroje energie k vyvolání redoxní reakce mezi reakčními prekurzory a spojení B a N za vzniku nitridu boru, ale tato metoda také získává smíšenou fázi. [5]