Boron Nitrida Heksagonal Digunakan sebagai Substrat untuk Material 2D

Dengan semakin populernya material 2D dalam aplikasi elektronik dan optoelektronik, pencarian substrat yang efisien menghasilkan eksplorasi HBNKarena substrat konvensional menimbulkan implikasi pada kualitas 2DM yang tumbuh, HBN terbukti menjadi alternatif yang lebih baik. Mari kita periksa apa yang membuat Boron Nitrida Heksagonal substrat yang lebih baik?

Apa itu Boron Nitrida (BN)? Apakah Boron Nitrida merupakan Senyawa?

Penuh arti Boron Nitrida (BN) kimia sama pentingnya sebelum melanjutkan mempelajari sifat-sifatnya. Boron Nitrida adalah senyawa kimia yang berbentuk kristal yang terdiri dari Boron dan Nitrogen. Rumus Boron Nitrida adalah “BN”. molekul BN isoelektronik dengan karbon, yaitu memiliki struktur dan konfigurasi elektron yang serupa tetapi berbeda dalam penempatan unsur. 

Struktur Boron Nitrida (BN)

Mengetahui spesialisasi struktur Boron Nitrida membantu kami menjelaskan fungsionalitas HBN lebih baik.

Secara umum, struktur Boron Nitrida terdiri dari tiga jenis: Amorf, Heksagonal, Kubik dan Wurtzite.

1. Boron Nitrida Amorf – Struktur ABN

Bentuk amorf dari Boron Nitrida tidak berorientasi dan setara dengan Karbon. Mereka tidak memiliki keteraturan tentang bagaimana atom-atom tersebut tersusun atau dalam jangka pendek tidak memiliki konfigurasi struktural. Selain ABN, semua bentuk lain dari Boron Nitrida mengikuti struktur kristal.

2. Boron Nitrida Heksagonal - Struktur HBN

HBN, yang dikenal sebagai grafen putih dianggap sangat stabil dengan struktur berlapis. Lapisan-lapisan dalam struktur tersebut disatukan oleh gaya tarik Vander Waals. senyawa BN yang ada di setiap lapisan terikat pada lapisan melalui ikatan kovalen. Lihatlah strukturnya Boron Nitrida Heksagonal diberikan di bawah ini.

Datang ke lapisan tunggal HBN, lapisan tunggal dari Boron Nitrida Heksagonal   cukup mirip dengan Graphene. Strukturnya mengikuti sarang lebah dengan dimensi yang sama. Tidak seperti graphene, warnanya tidak hitam melainkan putih. HBN sebagai material berfungsi sebagai isolator listrik yang lebih baik.

3. Struktur Boron Nitrida Kubik – CBN

Dalam hal stabilitas kubik boron nitrida cenderung kurang stabil dibandingkan HBN. Namun, tingkat konversi antara struktur pada suhu kamar relatif dapat diabaikan. Gambar referensi yang menunjukkan struktur CBN diberikan di bawah ini. Struktur sfalerit Boron Nitrida Kubik dianalogikan dengan berlian

4. Struktur Wurtzite Boron Nitrida -WBN

WBN mengikuti konfigurasi perahu di mana senyawa BN membentuk cincin beranggota 6 seperti yang ditunjukkan pada gambar. Struktur Wurtzite Boron Nitrida mirip dengan polimorf Karbon yang dikenal sebagai Lonsdalaite. Kekerasan Wurtzite Boron nitrida diperkirakan berada pada kisaran 46 GPa.

Sifat-sifat Boron Nitrida: Sekilas Pandang

Tabulasi di bawah ini merangkum sifat-sifat penting dari Boron Nitrida berkaitan dengan struktur yang berbeda: Amorf, Wurtzite, Kubik dan Heksagonal.

Apa itu Keramik Canggih? Apakah HBN termasuk di antaranya?

Sebelum masuk ke spesialisasi HBN Sebagai keramik tingkat lanjut, mari kita pelajari lebih lanjut tentang apa itu keramik tingkat lanjut. Keramik tingkat lanjut, sesuai namanya, merupakan keramik generasi baru yang unggul dan memiliki sifat yang kompetitif dibandingkan keramik tradisional. Keramik ini stabil secara termal, memiliki ketahanan listrik yang unggul, bersifat inert secara kimia, dan memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi, mirip dengan logam. Berikut ini adalah beberapa material Keramik Tingkat Lanjut yang populer:

Alumina

Alumina merupakan keramik canggih yang banyak digunakan dan terbuat dari Aluminium Oksida. Ikatan ionik antar atom yang ada dalam struktur alumina membuatnya sangat stabil. Keramik ini merupakan isolator listrik yang baik. Keramik alumina menawarkan ketahanan aus dan sobek yang baik serta kuat secara mekanis. Keramik ini digunakan dalam baterai lithium-ion, bahan pompa, busi, sensor pada mobil, dan isolasi listrik.

Karbida silikon (SiC)

Karbida Silikon Sic terbentuk melalui sintering butiran karbida. Keramik ini dikenal karena kekerasannya yang ekstrem. Secara alami, SiC ditemukan dalam moissanite. Karbida silikon populer digunakan dalam listrik tenaga karena ketahanannya yang kuat terhadap tegangan tinggi. Kekerasan keramik membuatnya cocok untuk berfungsi sebagai rem mobil, pelindung, dan kopling mobil.

Keramik Zirkonia

Keramik zirkonia menunjukkan ketahanan fraktur yang baik dibandingkan dengan semua keramik lainnya. Zirkonia memiliki mutu yang berbeda saat distabilkan seperti Zirkonia yang distabilkan oleh Yttria atau magnesia atau Zirkonia yang distabilkan sebagian. Keramik ini sering digunakan dalam Keramik kedokteran gigi dan umumnya digunakan dalam kombinasi dengan logam.

Silikon Nitrida

Silikon Nitrida dikatakan tahan terhadap oksidasi dan gradien termal yang berdampak. Silikon Nitrida digunakan dalam berbagai aplikasi struktural. Sifat-sifat SiC membuatnya berguna sebagai komponen mesin. Silikon Nitrida digunakan untuk memproduksi alat pemotong dan biokompatibilitasnya membuatnya berguna sebagai implan gigi dan medis.

Boron Nitrida (BN) sebagai Keramik Canggih

Boron Nitrida, dianggap sebagai keramik canggih yang dapat dikerjakan dengan mesin. Keramik ini menawarkan konduktivitas termal yang baik, pelumasan, kekuatan dielektrik yang lebih tinggi dan konstanta dielektrik yang lebih rendah. Boron Nitrida juga dikenal sebagai grafen putih karena kemiripan strukturalnya dengan grafen. Grafena putih merupakan isolator listrik yang baik dan juga tahan terhadap suhu oksidasi yang lebih tinggi.

Seperti yang dibahas sebelumnya, Boron Nitrida cenderung ada dalam konfigurasi struktural yang berbeda. Berikut ini adalah sifat-sifat tipe BN yang populer:

1. Boron Nitrida Kubik

Boron Nitrida Kubik memiliki kekerasan sekitar 4500 Kg per mm2 yang sebanding dengan berlian. Diproduksi dengan suhu tinggi dan kompresi tekanan Boron Nitrida HeksagonalStabilitas termal, konduktivitas termal dan resistivitas listrik Boron Nitrida Kubik dianggap berada pada sisi yang lebih tinggi.

Bila digunakan bersama dengan paduan Nikel, Besi atau senyawa lainnya, Cubic Boron Nitride cenderung tetap inert. Kekerasan yang ekstrim Boron Nitrida Kubik membuatnya berfungsi sebagai alat penggiling yang lebih baik. Mereka juga digunakan dalam mobil sebagai komponen mesin, penyerap panas untuk peralatan elektronik dan merupakan isolator listrik yang baik.

2. Boron Nitrida Heksagonal (HBN)

Mengetahui sifat-sifat HBN sebagai keramik tingkat lanjut sangat penting sebelum menggunakannya dalam aplikasi. H Boron Nitrida adalah keramik stabil yang memiliki satu lapisan 2D yang mirip dengan graphene. Keramik ini stabil secara termal hingga suhu udara 1000 derajat Celcius dan bahkan lebih stabil dalam kondisi vakum. Keramik ini bersifat inert secara kimia dan dapat menahan asam tetapi terdegradasi dalam garam cair dan senyawa alkali.

Pita nano dari HBN memiliki kisaran konduktivitas termal 1700 W/mK hingga 2000 W/mK. Mereka sering digunakan sebagai substrat, bahan baterai dan cukup umum dalam aplikasi termal

HBN sebagai Substrat ideal untuk Material 2D

Kemajuan baru-baru ini telah dipuji HBN menjadi substrat yang sempurna untuk material 2D. Sebelum melangkah lebih jauh, mari kita bahas apa itu material 2D?

Bahan 2D adalah bahan berlapis tunggal ada dalam skala nano. Mereka diproduksi dengan teknik seperti pengendapan uap kimia atau Pengelupasan Mekanik dan Cair. Spesialisasi bahan berlapis tunggal (2DM) meliputi hal-hal berikut:

• 2DM memiliki kekuatan tarik yang lebih tinggi.

• 2DM menawarkan rasio luas terhadap volume yang lebih tinggi yang membantu reaktan kimia memiliki waktu kontak yang lebih lama.

• Mereka memiliki sifat optik, mekanik, dan listrik yang unggul

HBN sebagai substrat ideal untuk material 2D

Teknik produksi populer yang digunakan untuk menyiapkan material 2D adalah Chemical Vapor Deposition (CVD). Proses ini menggunakan ruang pemanas tempat reaksi berlangsung pada tekanan, suhu, dan waktu yang terkontrol. Atom-atom dalam kondisi proses tersebut mengenai substrat untuk membentuk material 2D di atasnya. Ilmu material modern lebih menyukai HBN sebagai substrat 2DM dalam perangkat Fotonik dan Elektronik karena manfaat yang tercantum di bawah ini.

Keunggulan Umum HBN

Boron Nitrida Heksagonal memiliki keunggulan yang jelas dibandingkan substrat SiO2/Si Konvensional. Stabilitas termal pada suhu tinggi, ketahanan terhadap oksidasi dan korosi adalah keunggulan utama. Struktur lapisan tunggal HBN dengan senyawa BN yang terikat oleh ikatan kovalen dapat dimanipulasi yang membantu proses CVD. Stabilitas struktural Boron Nitrida Heksagonal adalah faktor kunci lainnya.

Keunggulan Morfologi HBN

Material 2D yang disintesis pada SiO2/Si Konvensional kualitasnya rendah dan sebagian besar tidak teratur. Arsitektur dan fungsionalitasnya terganggu ketika substrat menjadi tidak efisien. Boron Nitrida Heksagonal di sisi lain menawarkan permukaan atom datar yang halus tanpa perangkap muatan yang bertentangan dengan substate lainnya. Konstanta kisi HBN mirip dengan Graphene yang memerlukan sintesis perangkat graphene 2DM.

Kepadatan cacat Boron Nitrida Heksagonal relatif lebih sedikit. Gaya dinding Vander yang ada di HBN lapisan juga memastikan pertumbuhan 2DM yang memiliki ketidakcocokan properti dengan HBN. Beberapa hasil yang diketahui dari penggunaan HBN termasuk pengembangan graphene 2DM superior dengan mobilitas tinggi. Dengan HBN sebagai substrat, pertumbuhan 2DM yang terkendali diamati yang meningkatkan efisiensi perangkat.

Kesimpulan

Fungsionalitas dari H Boron Nitrida sangat luar biasa jika dibandingkan dengan substrat konvensional. Kesamaan struktur atom dengan material seperti graphene telah menghasilkan sintesis 2DM yang kompetitif. HBN dengan gaya lemah antar lapisannya memungkinkan produksi berbagai material 2D yang menjadikannya substrat modern yang bernilai.