納米科學：研究人員發現了新的氮化硼相和創造純c-BN的新方法！
北卡羅來納州立大學的研究人員發現了材料氮化硼（Q-BN）的新階段，它可用於製造工具和電子顯示器。研究人員還開發了一種在環境溫度和氣壓下製造立方氮化硼（c-BN）的新技術，該技術具有一系列應用，包括先進電網技術的開發，這是我們Q-carbon發現的續集，並將Q-carbon轉化為鑽石，」北卡羅來納州立大學材料科學與工程系John C. Fan傑出講座教授，一篇描述該研究的論文的主要作者Jay Narayan說。「 藉助於動力學和時間控制，我們繞過了被認為是氮化硼熱力學極限的東西，以創造這種新的氮化硼相。
「我們還開發了一種更快，更便宜的方法來製造c-BN，使這種材料更適用於高功率電子，電晶體和固態器件等應用，」Narayan說。「可以使用我們的技術製造的C-BN納米針和微針也有可能用於生物醫學設備。」C-BN是一種氮化硼形式，具有類似於金剛石的立方晶體結構，早期測試表明Q-BN比金剛石更硬，並且在創造切削工具方面它比金剛石更具優勢。與所有碳一樣，金剛石與鐵和黑色金屬材料發生反應。Q-BN沒有。Q-BN具有無定形結構，可以很容易地用於塗覆切削工具，防止它們與含鐵材料發生反應。
為了製造Q-BN，研究人員從一層熱力學穩定的六方氮化硼（h-BN）開始，其厚度可達500-1000納米。將材料放置在基板上，然後研究人員使用高功率雷射脈衝將h-BN快速加熱到2800開氏度或4,580華氏度。然後使用快速吸收熱量的基底對材料進行淬火。整個過程大約需要五分之一毫秒，並且是在環境空氣壓力下完成的，通過操縱材料下方的種子基底和冷卻材料所需的時間，研究人員可以控制h-BN是否轉化為Q-BN或c-BN。這些相同的變量可用於確定c-BN是否形成微針，納米針，納米點，微晶或膜。
使用這種技術，我們能夠在一秒內製作出100到200平方英寸的Q-BN或c-BN薄膜，」Narayan說，相比之下，先前用於產生c-BN的技術需要將六方氮化硼加熱至3,500開氏度（5,840華氏度）並施加95,000大氣壓。
C-BN具有與金剛石類似的特性，但與金剛石相比具有幾個優點：c-BN具有更高的帶隙，這對於在大功率器件中使用是有吸引力的;c-BN可以「摻雜」以賦予其正電荷和負電荷層，這意味著它可以用於製造電晶體;當暴露在氧氣中時，它在其表面形成穩定的氧化層，使其在高溫下穩定。最後一個特徵意味著它可以用於製造用於氧氣環境中的高速加工工具的固態器件和保護塗層。
我們樂觀地認為，我們的發現將用於開發基於c-BN的電晶體和高功率器件，以取代笨重的變壓器，並幫助創建下一代電網，」Narayan說。