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关于在立方氮化硼薄膜上的MoO3和F4-TCNQ的表面转移掺杂的性质研究
立方氮化硼(cBN)凭借着大的禁带宽度(6-6.4eV)、高强硬度、高的热电导(13W/(cm K))、大的击穿电压(8×106 V/cm)等优良的物化性质在制备高温和高功率电子及深紫外器件领域有着巨大的潜力。而目前通过掺杂手段实现对cBN的电子传输性质的调控研究非常少，而且通过高温高压技术制备得到尺径在微米和毫米范围内的cBN的同样限制了其在电子器件方面的应用。香港城市大学的He Bin等人利用CVD的方法以MoO3和F4-TCNQ为表面掺杂剂合成了p型表面掺杂的cBN异质薄膜，通过控制掺杂剂在薄膜表面的沉积量实现了对cBN电子性能的控制，而且沉积MoO3和F4-TCNQ后的cBN表面电导率比纯净的cBN薄膜高出了3-6个数量级。该成果发表在Appl. Mater. Interfaces杂志上。
左图SEM显示的是cBN薄膜沉积在金刚石包覆的硅衬底上，右图显示的是沉积MoO3层和F4-TCNQ层后cBN的导电性得到明显的提高。
亚微米立方氮化硼坚硬如金刚石
亚微米立方氮化硼坚硬如金刚石合成立方BN和金刚石是近半个世纪以来在工业化应用中最广泛的两种人造超硬材料。立方氮化硼相比较于金刚石具有高的热稳定性和化学稳定性。2015年四川大学的Guoduan Liu等人对8 GPA的压力聚集亚微米立方氮化硼进行烧结，制备出的立方氮化硼块的硬度可与单晶金刚石相媲美，其断裂韧性是立方氮化硼单晶的5倍，并且具有很高的氧化温度。亚微米立方氮化硼与其他类似硬度的超硬压块材料相比，其更具应用潜能。该成果发表在Appl. Phys. Lett. 106, 121901 (2015)。
图为在8 GPA和2300 K下烧结样品的性能：(a) 外加荷载力与维氏硬度之间的关系；(b) 亚微米立方氮化硼的热重曲线；(c) 侧面磨损与切削时间的关系。
SPS烧结具有3D啮合状晶界结构的高硬度BaCb-(BxOy/BN)复合物
硬而轻的材料在机械设计和应用方面具有很大的吸引力，但是，许多这类材料却很难合成，而且需要极端的烧结或加工条件。日本国立材料研究所的Oleg Vasylkiv等人把B4C和B2O3混合之后采用SPS烧结，部分B2O3被保护氮气氮化成BN，并最终得到具有3D啮合状晶界结构的高硬度BaCb-(BxOy/BN)复合物。结论是这种特殊结构使得该材料的硬度比其任一组元的硬度都高，达到39.3±7.6 GPa。该文章发表在J. Nanosci. Nanotechnol. 2012, Vol. 12, 1–7
图表 1 晶界的STEM图像
三维金属性氮化硼
氮化硼和碳具有化学相似以及结构相似性，但是与碳不同的是氮化硼是绝缘体。Shunhong Zhang等人在清华大学在先进的理论计算的基础上提出一个四角形BN的动态稳定和金属性，他们通过分析能带结构、态密度和电子定位功能从而确认金属行为的起源是由于离域硼原子的2 p电子。得出由硼氮六元环组成的3D 结构BN具有金属性和动态稳定性，该成果发表在Journal of the American Chemical Society上。
图1.T-B3N3的声子色散图谱
氮化硼纳米纤维和铟的复合物—一种可用于电子类产品散热的新颖热界面材料
在微电子封装工业中，为了提高晶体管集成和复杂的封装技术，对热封装材料（TIMs）的热管理提出了迫切的要求，其中的一个难题是如何降低结合处周围的热阻力。目前，TIMs可通过油脂、粘结剂、焊接、和相变材料等有效方法制备。而只靠焊接制得的TIMs有金属导热路径并且有佷强的结合力，但是在芯片和散热器的界面处会引起巨大的压力，存在安全隐患。Xin Luo等人通过静电纺丝和氮化处理制得多孔BN纤维，再经过表面金属化得到多孔氮化硼纳米薄膜（高导热率，强度高）在此薄膜中挤压铟（一种软焊料，高热导率，优良的润湿性，但强度低，熔点低，在芯片和散热器之间会变成液体流出，导致二者不能结合），制备出导热率可达到面内60W/mK，层间20W/mK，热接触阻力达到0.2Kmm2/W的复合物，可用于电子封。该文章发表在J Mater Sci: Mater Electron (2014) 25:2333–2338。
图a BN纳米纤维爆裂后的SEM图谱；图b BN纳米纤维和铟的复合物在TIMs上的SEM图谱