專利名稱：亂層石墨結(jié)構(gòu)b的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種亂層石墨結(jié)構(gòu)B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物及其制備
C和BN的晶體結(jié)構(gòu)、晶格參數(shù)和相變規(guī)律相似，而它們的某些物理性質(zhì)卻有著極大的差異。石墨是一種黑色的半金屬，而六方氮化硼(h-BN)是白色的絕緣體。因此，人們期望這兩種材料能夠形成B-C-N三元化合物，具有優(yōu)良的半導(dǎo)體性能。Liu[1]等人于1989年采用第一原理贗勢(shì)法進(jìn)行理論計(jì)算，提出三種可能的BC2N平面原子排列結(jié)構(gòu)模型，指出反演對(duì)稱結(jié)構(gòu)的BC2N具有金屬特性，而具有最高內(nèi)聚能的BC2N沒(méi)有反演對(duì)稱結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)半導(dǎo)體特性。這一理論預(yù)測(cè)吸引了許多國(guó)家的研究小組從事B-C-N材料的合成及其特性方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究。進(jìn)一步的理論計(jì)算表明，B-C-N材料還可能具有許多特殊的光學(xué)、熱學(xué)、電子學(xué)等物理特性，從而使B-C-N新材料的合成與表征成為國(guó)際材料科學(xué)研究最活躍的領(lǐng)域之一。
近年來(lái)，人們選取各種不同的原料，應(yīng)用化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積、高溫高壓、沖擊合成等方法制備了各種成分BCxN(x＝1～7)的化合物，而高硼含量的BxCN化合物的合成未見(jiàn)報(bào)道。
本發(fā)明的目的在于提供一種高硼含量B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物及其化學(xué)制備方法，這種化合物可用作合成高硼含量B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3晶體的前驅(qū)物和制備高硼含量B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3功能薄膜用的靶材，本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，合成產(chǎn)物的純度較高，可以批量生產(chǎn)。
這種亂層石墨結(jié)構(gòu)高硼含量B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物，其特征在于化學(xué)成分為B40～60％、C10-30％、N10-30％，所合成的化合物具有亂層石墨結(jié)構(gòu)；其化學(xué)制備方法為將三聚氰胺和硼酸溶入沸騰的蒸餾水中形成溶液，使三聚氰胺和硼酸充分化合；再將溶液加熱脫去水分，得到含H、O的B-C-N前驅(qū)物；然后將這種前驅(qū)物放入坩堝中，在真空或流動(dòng)的惰性氣體保護(hù)下升溫到1500～1800℃進(jìn)行高溫處理，可以得到高硼含量B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物；所說(shuō)的惰性氣體是氮?dú)?、也可以是氬氣?br> 實(shí)施例實(shí)施例將三聚氰胺和硼酸按2∶1比例配制，溶入沸騰的蒸餾水中，再將溶液加熱脫去水分，得到含H、O的B-C-N前驅(qū)物，然后將這種前驅(qū)物放入氧化鋁坩堝中，在流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)下于電阻爐中升溫到1600℃進(jìn)行高溫處理，可以得到成分為B2CN的亂層石墨結(jié)構(gòu)化合物。
采用物理氣相沉積濺射這種靶獲得的多層膜可以制備半導(dǎo)體發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器、太陽(yáng)能電池等多種半導(dǎo)體器件，如傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池制造中，在Si帶隙對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)處，太陽(yáng)光的能量密度很低，然而，通過(guò)采用寬能隙半導(dǎo)體B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物形成太陽(yáng)能電池的光吸收層可以改善電池的轉(zhuǎn)換效率。
與化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、沖擊合成等方法相比，本發(fā)明的特點(diǎn)如下1、三聚氰胺和硼酸水解化合后熱解制備的B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物含硼量較高，這是本發(fā)明與其它方法的顯著區(qū)別。
2、B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物具有亂層石墨結(jié)構(gòu)。
3、將三聚氰胺和硼酸溶入沸騰的蒸餾水中形成溶液，使三聚氰胺和硼酸充分化合。
4、通過(guò)控制原料配比和工藝參數(shù)可以得到不同成分的B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物。
5、本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，合成產(chǎn)物的純度較高，可以批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種亂層石墨結(jié)構(gòu)高硼含量B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物，其特征在于化學(xué)成分為B 40～60％、C 10-30％、N 10-30％，所合成的化合物具有亂層石墨結(jié)構(gòu)。
2.權(quán)利要求1所述的亂層石墨結(jié)構(gòu)高硼含量B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物的化學(xué)制備方法，其特征在于將三聚氰胺和硼酸溶入沸騰的蒸餾水中形成溶液，使三聚氰胺和硼酸充分化合；再將溶液加熱脫去水分，得到含H、O的B-C-N前驅(qū)物；然后將這種前驅(qū)物放入坩堝中，在真空或流動(dòng)的惰性氣體保護(hù)下升溫到1500℃以上進(jìn)行高溫處理，可以得到高硼含量B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物。
3.權(quán)利要求2所述的亂層石墨結(jié)構(gòu)高硼含量B0.4～0.6C0.1～0.3N0.1～0.3化合物的化學(xué)制備方法，其特征在于所說(shuō)的惰性氣體是氮?dú)?、也可以是氬氣?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種亂層石墨結(jié)構(gòu)B
文檔編號(hào)C01B35/02GK1397486SQ0210485
公開(kāi)日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2002年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者田永君, 何巨龍, 于棟利, 劉世民, 李東春 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)