富硼体系中立方氮化硼晶体的生长

摘要

本文在hBN-L i3N体系中添加不同含量的单质硼(B),研究了cBN晶体在富B条件下的生长特性。结果表明,B进入晶体的位置具有明显的区域选择性。B以占据N(111)面内N空位的方式进入晶体,并与原有的N原子一起形成一个B原子和N原子的(111)面。随着B进入量的增加,越来越多的B原子取代N空位,B和N原子的混合面与邻近的B(111)面叠加,在晶体的中心部位形成颜色较深的三角形阴影并逐步扩展,最后,使晶体完全变成黑色。由于B占据N空位造成原来N的(111)面上有大量硼原子存在,使得晶体沿方向生长困难而有利于沿方向生长,从而形成了八面体或类球形晶体。同时,由于加入的B与部分L i3N发生化学反应也可生成cBN,因此,体系中cBN晶体的形成受两种机制控制:一种为溶解析出过程,另一种为化学反应过程。cBN的产率随着B添加量的增加而降低的实验结果表明,溶解析出过程占主导地位。