2D Malzemeler İçin Alt Tabaka Olarak Kullanılan Altıgen Bor Nitrür

2D malzemelerin elektronik ve optoelektronik uygulamalarda popüler hale gelmesiyle birlikte, verimli bir alt tabaka arayışı, HBNGeleneksel substratların yetiştirilen 2DM'nin kalitesi üzerinde etkileri olduğu için, HBN daha iyi bir alternatif olduğu kanıtlandı. Neyin daha iyi olduğunu kontrol edelim. Altıgen Bor Nitrür daha iyi bir alt tabaka mı?

Bor Nitrür (BN) Nedir? Bor Nitrür Bir Bileşik midir?

Bilmek Bor Nitrür (BN) Kimyanın özelliklerini öğrenmeye geçmeden önce kimyayı da öğrenmek aynı derecede önemlidir. Bor Nitrür Bor ve Azot'tan oluşan kristal yapılı bir kimyasal bileşiktir. Bor Nitrür formülü "BN"dir. BN molekülü Karbona izoelektroniktir, yani benzer yapı ve elektronik konfigürasyon gösterir ancak element yerleşimleri farklıdır. 

Bor Nitrür (BN) Yapısı

Yapısal özelliklerini bilmek Bor Nitrür işlevselliğini açıklamamıza yardımcı olur HBN daha iyi.

Bor Nitrür yapısı başlıca üç tiptedir: Amorf, Hekzagonal, Kübik ve Vurtzit.

1. Amorf Bor Nitrür – ABN yapısı

Amorf formu Bor Nitrür Yönünü kaybetmiştir ve Karbon'a eşdeğerdir. Atomların nasıl düzenlendiği konusunda bir düzenliliğe sahip değildirler veya kısacası yapısal bir konfigürasyona sahip değildirler. ABN dışındaki diğer tüm formlar Bor Nitrür kristal yapıyı takip edin.

2. Altıgen Bor Nitrür - HBN Yapısı

HBNBeyaz grafen olarak bilinen bu malzeme, katmanlı yapısıyla son derece kararlı kabul edilir. Yapıdaki katmanlar, Vander Waals çekim kuvvetiyle bir arada tutulur. BN bileşiği Her katmanda bulunan moleküller, kovalent bağlarla katmana bağlanır. Yapısına bir göz atın. Altıgen Bor Nitrür Aşağıda verilmiştir.

Tek katmana gelince HBN, tek katmanı Altıgen Bor Nitrür   Grafene oldukça benzer. Benzer boyutlara sahip petek yapısı gösterir. Grafenin aksine siyah değil, beyaz renktedirler. HBN malzeme olarak daha iyi elektrik yalıtkanı işlevi görür.

3. Kübik Bor Nitrür - CBN Yapısı

İstikrar açısından kübik bor nitrür ... 'dan daha az kararlı olma eğilimindedir HBNAncak, oda sıcaklığında yapılar arasındaki dönüşüm oranı nispeten ihmal edilebilir düzeydedir. CBN'nin yapısını gösteren bir referans görüntü aşağıda verilmiştir. CBN'nin sfalerit yapısı Kübik Bor Nitrür elmasa benzer

4. Wurtzite Bor Nitrür -WBN yapısı

WBN, tekne konfigürasyonunu takip eder; burada BN bileşiği Resimde gösterildiği gibi 6 üyeli bir halka oluşturur. Wurtzite'in yapısı bor nitrür Karbonun polimorfu olan Lonsdalaite'e benzer. Wurtzite'in sertliği Bor nitrür 46 GPa aralığında olduğu tahmin ediliyor.

Bor Nitrür'ün Özellikleri: Hızlı bir bakış

Aşağıdaki tablo, aşağıdakilerin önemli özelliklerini özetlemektedir: Bor Nitrür farklı yapıya ait: Amorf, Vurtzit, Kübik ve Altıgen.

İleri Seramikler nelerdir? HBN bunlardan biri midir?

Uzmanlık alanlarına girmeden önce HBN İleri bir seramik olarak, ileri seramik hakkında daha fazla bilgi edinelim. İleri Seramikler, adından da anlaşılacağı gibi, geleneksel seramiklere göre rekabetçi özelliklere sahip üstün yeni nesil seramiklerdir. Termal olarak kararlıdırlar, üstün elektrik direncine sahiptirler, kimyasal olarak inerttirler ve metallere benzer şekilde daha yüksek termal iletkenliğe sahiptirler. Popüler İleri Seramik malzemelerinden bazıları aşağıda verilmiştir:

Alüminyum oksit

Alümina, alüminyum oksitten oluşan, yaygın olarak kullanılan gelişmiş bir seramiktir. Alümina yapısında bulunan iyonik atomlar arası bağlar, onu son derece kararlı kılar. İyi bir elektrik yalıtkanıdır. Alümina seramik, aşınma ve yıpranmaya karşı iyi direnç gösterir ve mekanik olarak güçlüdür. Lityum iyon pillerde, pompa malzemelerinde, bujilerde, otomobil sensörlerinde ve elektrik yalıtımında kullanılırlar.

Silisyum Karbür (SiC)

Silisyum Karbür SiC, karbür tanelerinin sinterlenmesiyle oluşturulur. Seramik, olağanüstü sertliğiyle bilinir. SiC, doğal olarak moissanitte bulunur. Silisyum karbür, yüksek voltajlara karşı güçlü dayanıklılığı nedeniyle elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılır. Seramiğin sertliği, onu otomobil frenleri, zırhları ve debriyajlarında kullanıma uygun hale getirir.

Zirkonyum Seramik

Zirkonyum seramik, diğer tüm seramiklere kıyasla iyi bir kırılma tokluğu sergiler. Stabilize edildiğinde, İtriyum veya Magnezya ile stabilize edilmiş Zirkonyum veya kısmen stabilize edilmiş Zirkonyum gibi farklı kalitelerde olabilir. Genellikle diş seramiklerinde kullanılır ve genellikle metallerle birlikte kullanılır.

Silisyum Nitrür

Silisyum Nitrür'ün oksidasyona ve darbeli termal gradyanlara karşı dirençli olduğu söylenir. Çeşitli yapısal uygulamalarda kullanılırlar. SiC'nin özellikleri, motor bileşeni olarak kullanılmasını sağlar. Kesici takımların üretiminde kullanılırlar ve biyouyumlulukları sayesinde diş ve tıbbi implant olarak kullanılabilirler.

İleri Seramik Olarak Bor Nitrür (BN)

Bor Nitrür, işlenebilir ve gelişmiş bir seramik olarak kabul edilir. İyi ısı iletkenliği, kayganlık, daha yüksek dielektrik dayanımı ve daha düşük dielektrik sabiti sunarlar. Bor Nitrür Grafenle yapısal benzerliği nedeniyle Beyaz grafen olarak da bilinir. İyi bir elektrik yalıtkanıdır ve yüksek oksidasyon sıcaklıklarına dayanıklıdır.

Daha önce tartışıldığı gibi, Bor Nitrür Farklı yapısal konfigürasyonlarda bulunma eğilimindedir. Popüler BN tiplerinin özellikleri aşağıda verilmiştir:

1. Kübik Bor Nitrür

Kübik Bor Nitrür mm2 başına yaklaşık 4500 kg sertliğe sahiptir ve elmasa benzer. Yüksek sıcaklık ve basınç sıkıştırması ile üretilir. Altıgen Bor Nitrür. Termal kararlılık, termal iletkenlik ve elektriksel direnç Kübik Bor Nitrür daha yüksek tarafta olduğu düşünülüyor.

Nikel, Demir veya diğer bileşiklerin alaşımlarıyla birlikte kullanıldığında Kübik Bor Nitrür inert kalma eğilimindedir. Aşırı sertlik Kübik Bor Nitrür Bu, onları daha iyi taşlama aletleri olarak işlev görmelerini sağlar. Ayrıca otomobillerde motor parçası, elektronik ekipmanlarda ısı emici olarak kullanılırlar ve iyi elektrik yalıtkanlarıdırlar.

2. Altıgen Bor Nitrür (HBN)

Özelliklerini bilmek HBN İleri bir seramik olduğu için uygulamalarda kullanılmadan önce çok önemlidir. H Bor Nitrür Grafen gibi tek bir 2D katmana sahip kararlı bir seramiktir. 1000°C hava sıcaklığına kadar termal olarak kararlıdırlar ve vakum koşullarında daha da yüksek sıcaklıklara dayanırlar. Kimyasal olarak inerttirler ve asitlere dayanıklıdırlar, ancak erimiş tuzlarda ve alkali bileşiklerde bozunurlar.

Nanoşeritler HBN 1700 W/mK ile 2000 W/mK arasında bir termal iletkenlik aralığına sahiptir. Genellikle alt tabaka, pil malzemesi olarak kullanılırlar ve termal uygulamalarda oldukça yaygındırlar.

2D Malzemeler için İdeal Alt Tabaka Olarak HBN

Son gelişmeler memnuniyetle karşılandı HBN 2B malzemeler için mükemmel bir alt tabakadır. Daha fazla ilerlemeden önce, 2B malzemelerin ne olduğunu inceleyelim.

2D malzemeler tek katmanlı malzemeler nanometre ölçeğinde mevcuttur. Kimyasal buhar biriktirme veya mekanik ve sıvı soyma gibi tekniklerle üretilirler. tek katmanlı malzemeler (2DM) şunları içerir:

• 2DM daha yüksek çekme dayanımına sahiptir.

• 2DM, kimyasal tepkime maddelerinin daha uzun temas süresine sahip olmasına yardımcı olan daha yüksek alan-hacim oranı sunar.

• Üstün optik, mekanik ve elektriksel özelliklere sahiptirler

2D malzemeler için ideal bir alt tabaka olarak HBN

2 boyutlu malzemeler hazırlamak için kullanılan popüler üretim tekniği Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD)'dir. Bu işlem, reaksiyonun kontrollü basınç, sıcaklık ve sabit sürede gerçekleştiği ısıtılmış bir bölme kullanır. İşlem koşulları altındaki atomlar, alt tabakaya çarparak üzerinde 2 boyutlu malzemeler oluşturur. Modern malzeme bilimi, HBN Aşağıda listelenen avantajlarından dolayı Fotonik ve Elektronik cihazlarda 2DM alt tabaka olarak kullanılır.

HBN'nin Genel Avantajları

Altıgen Bor Nitrür Geleneksel SiO2/Si alt tabakalarına kıyasla belirgin avantajlara sahiptir. Yüksek sıcaklıklarda termal kararlılık, oksidasyon ve korozyona karşı direnç, en önemli kazanımlardır. Tek katmanlı yapısı, HBN ile BN bileşiği Kovalent bağlarla bağlanmış yapılar manipüle edilebilir ve bu da CVD işlemine yardımcı olur. Yapısal kararlılık Altıgen Bor Nitrür bir diğer önemli faktördür.

HBN'nin Morfolojik Değerleri

Geleneksel SiO2/Si üzerinde sentezlenen 2D malzemeler kalitesizdir ve büyük ölçüde düzensizdir. Alttaş verimsiz hale geldiğinde mimari ve işlevsellik tehlikeye girer. Altıgen Bor Nitrür Öte yandan, diğer alt durumların aksine, yük tuzakları olmayan pürüzsüz ve düz bir atom yüzeyi sunar. Kafes sabiti HBN Grafen aygıtlarının 2DM sentezini sağlayan Grafen'e benzer.

Kusur yoğunluğu Altıgen Bor Nitrür nispeten daha azdır. Vander duvarlarındaki mevcut kuvvetler HBN Katmanlar ayrıca, HBN ile herhangi bir özellik uyumsuzluğuna sahip 2DM'nin büyümesini de sağlar. 2DM kullanımının bilinen bazı sonuçları şunlardır: HBN yüksek hareket kabiliyetine sahip üstün grafen 2DM'nin geliştirilmesini içerir. HBN Substrat olarak 2DM'nin kontrollü bir şekilde büyümesi gözlemlenerek cihazların verimliliği arttırılmıştır.

Çözüm

İşlevselliği H Bor Nitrür Geleneksel substratlarla karşılaştırıldığında ezici bir üstünlüğe sahiptir. Grafen gibi malzemelerle atomik yapı benzerliği, rekabetçi 2DM'lerin sentezlenmesine yol açmıştır. HBN Katmanlar arasındaki zayıf kuvvet sayesinde çeşitli 2 boyutlu malzemelerin üretimine olanak sağlayarak modern bir değer katmanı oluşturmaktadır.