【摘 要】
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B-C-N 化合物是一种新型材料,据理论预测,它具有优异的电学、光学和力学等性质,有可能成为新型超硬材料和高温半导体而被广泛应用。本文以石墨和h-BN 粉为原料,利用高能机械
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B-C-N 化合物是一种新型材料,据理论预测,它具有优异的电学、光学和力学等性质,有可能成为新型超硬材料和高温半导体而被广泛应用。本文以石墨和h-BN 粉为原料,利用高能机械球磨和高温高压技术对BCN 化合物的形成、结构及相变进行了研究。经120h球磨,由摩尔比为1:1的石墨和h-BN粉,制备成非晶BCN。这种非晶BCN在室温～523K范围内具有窄能隙的半导体的特性,在523～873K范围内呈半金属性;在4.0GPa,1473K 下退火40min 后转变为六方BCN 晶体。首次确认了1330 和1614cm-1 Raman 峰为这种六方BCN 的特征峰;在4.5GPa,1600K 下退火45min 得到具有六方结构的BCN新相,并确认出其FTIR和Raman特征峰。观察并总结出该新相随温度变化的相转变规律。利用化学固相法与真空热处理技术相结合的方法,系统地研究了不同比例的硼酸(H3BO3)和三聚氰胺(C3N6H6)在真空10-3Pa 条件下非晶BCN的形成条件及导电性,并对非晶BCN进行了高压研究。当反应物质量比为1:2～1:4 时获得了具有高温半导体特性的非晶B-C-N。这种非晶BCN 在913～963K 和963～1083K 范围分别以缺陷定域态机制和扩展态机制导电;在4.0GPa,1473K退火40min后转变为六方BCN,其Raman谱与球磨法得到的六方BCN的Raman谱基本一致。将球磨或化学法与高压相结合是制备块体非晶或块体晶态BCN 的一条有效的技术路线。
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