Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Нитрид бора и его физико-химические свойства



 Другие рефераты
Нефть и продукты её переработки Нефть, ее свойства Обработка каучука и производство резины Активные процессы современного словопроизводства

СОДЕРЖАНИЕ:
ВВЕДЕНИЕ:
     1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
     2. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРИДА БОРА (куб.)
     3. СВОЙСТВА БОРАЗОНА
     4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
     5. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
     6. ПРИМЕНЕНИЕ БОРАЗОНА.
     7. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ.
     8. ВЫВОДЫ.
     9. ЛИТЕРАТУРА.
                                  ВВЕДЕНИЕ:

       Группа полупроводниковых соединений типа AIIIBV на основе бора -
одна из наименее изученных среди полупроводниковых соединений с
алмазоподобной структурой.
       Однако эти соединения представляют большой интерес из-за их высокой
химической стойкости, большой ширины запрещённой зоны и других
специфических свойств.
       Эти свойства обусловлены особым положением бора в периодической
системе.
       Бор принадлежит к тем элементам второго ряда периодической системы,
атомы которых характеризуются наиболее прочными связями. Бор – проводник
весьма тугоплавкий (~23000С) и твёрдый (~3000кг/мм2).Всё это даёт основание
полагать, что, соединения типа  AIIIBV на основе бора будут обладать
интересными свойствами.
                            Общая характеристика
                    кубического нитрида бора (боразона)BN.
Нитрид бора BN-электронный аналог углерода.  Как  химическое  соединение  он
известен уже свыше 100 лет.  Различные  способы  позволяют  получать  нитрид
бора  в  гексагональной  структуре,  имеющей  очень  большое   сходство   со
структурой графита. Это позволяет предполагать, что возможна  кристаллизация
нитрида бора и в другой структуре, сходной со структурой второй  модификации
углерода- алмаза.
      Первые  сведения  о   получении   кубической   модификации   BN   были
опубликованы в 1957г.
      Причина  такого  «запоздалого»  получения  кубического  нитрида   бора
становится ясной, если попытаться распространить аналогию между углеродом  и
нитридом  бора  на  физико-химические  свойства   этих   материалов.   Алмаз
термодинамически устойчив лишь  при  сверхвысоких  давлениях.  В  отсутствии
сверхвысоких давлений  стабильной  формой  существования  углерода  является
гексагональная модификация этого  вещества  -  графит.  Поэтому  можно  было
ожидать, что и в случае  нитрида  бора  стабильной  фазой  при  относительно
невысоких давлениях будет гексагональная форма BN, а   получение  кубической
модификации этого соединения потребует  использование  техники  сверхвысоких
давлений. Неудивительно поэтому,  что  получение  кубического  нитрида  бора
стало  возможно  лишь  во  второй  половине  50-х   годов,   когда   техника
сверхвысоких давлений развилась настолько, что позволила  получать  давления
в  сотни  тысяч  атмосфер  при  температурах  в  несколько  тысяч  градусов.
Необходимость    создания    высоких    температур     для     осуществления
аллотропического перехода гексагонального нитрида бора в кубический, так  же
как  и  в  случае  перехода,  графит  –  алмаз,  связана  с  тем,  что   при
относительно  низких  температурах  такой  переход  «заморожен»,   то   есть
протекает  с  настолько  малой  скоростью,   что   практически   невозможен.
Приведённые  выше  теоретические  соображения  были   подтверждены   главным
образом   в   работах    Венторфа.   Автору   удалось,   используя   технику
сверхвысоких  давлений,  получить  нитрид  бора  BN  в  структуре   цинковой
обманки. Этот кубический нитрид бора получил название «боразон».

                     Основные методы получения боразона
                         (кубического нитрида бора).
       Описанные в литературе методы  получения  кубического  нитрида  бора
можно разделить на три группы. Первая группа  включает  металлы,  в  которых
также  используют  сверхвысокое  давление  и   аллотропический   переход   в
присутствии катализаторов.
                        BN (гексаг.)   >    BN (куб.)
       Ко второй группе  относятся  металлы,  в  которых  также  используют
сверхвысокое  давление,  однако  в  основе  их  лежит   не   аллотропическое
превращение нитрида бора, а определённая химическая реакция.
Наконец третья группа – получение кубического  нитрида  бора  при  явлениях,
близких к нормальному.
       Высокое давление, необходимое для реализации  двух  первых  методов,
создают с помощью аппаратуры, которую применяют для получения  искусственных
алмазов. Образец, состоящий из исходного  продукта  и  добавленного  к  нему
катализатора,  нагревают  с  помощью  тока,  проходящего  по  нагревательной
трубке из графита, тантала и др., расположенной в реакционной камере.
       Реакционный сосуд, помещаемый в камеру высокого  давления,  приведён
на рис. 1. Сосуд имеет высоту 11,5 мм и диаметр ~ 9 мм.
       С помощью такой техники возможны процессы при  давлениях  в  100.000
атм. И температуре до 25000С
[pic]

            Схема блока, загружаемого в камеру высокого давления.
   1- диск из тантала или титана;
   2- нагревательная трубка;
   3- куски «катализатора»;
   4- гексагональный нитрид бора;
   5- изолирующий пирофиллит.

      Процесс  аллотропического   превращения    ВN(гексаг.)   >    BN(куб.)
заключается  в  выдерживании  гексагонального  нитрида  бора   (с   добавкой
катализатора) при высоких температурах и давлениях.  Постепенно  температуру
уменьшают до «замораживания» превращения, после чего давление понижается  до
атмосферного.
      Получение исходного продукта  –  гексагонального  нитрида  бора  –  не
представляет особых трудностей.
Естественно, что в первых опытах по  получению  боразона,  Венторф   пытался
облегчить аллотропическое превращение BN(гексаг.) > BN(куб.)
      Процесс  аллотропического  превращения  BN   (гекс.)   >   BN   (куб.)
заключается  в  выдерживании  гексагонального  нитрида  бора  (  с  добавкой
катализатора ) при высоких температурах и давлениях. Постепенно  температуру
уменьшают до ’’замораживания’’ превращения, после чего  давление  понижается
до атмосферного.
      Получение  исходного  продукта  гексанального  нитрида   бора   –   не
предоставляет особых трудностей.
      Естественно, что в первых опытах по получению боразона Венторф пытался
облегчить аллотропическое превращение BN (гекс.) > BN  (куб.),  используя  в
качестве ’’катализирующих  добавок’’  переходные  металлы  (железо,  никель,
марганец), т.е.  те  ’’катализаторы,’’?  которые  оказались  эффективными  в
случае превращения графит > алмаз.
      Однако даже при давлении в 100000 атм. И температурах  более  2000  ?С
кубическая форма BN не была обнаружена.
      Единственным  результатом  являлось  некоторое  укрупнение  кристаллов
исходного нитрида бора (от 5 до 20 мик.).
      Неудачная  попытка  использовать   переходные   металлы   в   качестве
’’катализирующих добавок’’ заставила Венторфа заняться  поисками  подходящих
’’катализаторов’’.
      Ими оказались щелочные и щелочноземельные  металлы,  а  также  сурьма,
олово  и  свинец.  Использование  других  элементов  не  дало  положительных
результатов.
      Найденные ’’катализаторы’’ имели различную эффективность, благо чему в
зависимости от применения того  или  иного  из  них  удавалось  осуществлять
переход BN (гекс.) > BN (куб.) при различных давлениях(50000-90000  атм.)  и
температурах   (1500-2000   ?С).   Было   отмечено,   что   необходимо   для
аллотропического   превращения   давления   и   температуры   возрастают   с
увеличением атомного веса  используемого  ’’катализаторы’’.  Так,  для  того
чтобы осуществить превращение BN (гекс.) >  BN  (куб.)  с  использованием  в
качестве ’’катализаторов’’  калия  или  бария  необходимо  было  минимальное
давление 70000 атм.
      При  небольшом  понижении  давления  боразон  не   образовался,   хотя
указанные   металлы   реагировали   с   гексагональным   нитридом   бора   и
диффундировали в него.  С  другой  стороны,  при  использовании  в  качестве
’’катализаторов’’ более легких металлов – магния, кальция или  лития  –  уже
при давлении в 45000 атм. Наблюдалось образование кубического нитрида  бора,
причем процесс характеризовался высоким выхлопом этого продукта.
      Отмечено также, что эффективность применения  ’’катализатора’’  сильно
падала в присутствии некоторых процентов воды, борного  антифриза  и  других
примесей.
      Проведенные исследования позволяют утверждать, что нитрид бора, так же
как и углерод, может устойчиво существовать в  гексагональной  и  кубической
формах.
      Область устойчивого существования боразона лежит при высоких  давления
и отделена от  области  гексагонального  нитрида  бора  пограничной  линией,
соответствующая    равновесному    существовании    обеих    кристаллических
модификаций нитрида бора. Указанная  пограничная  линия,  так  же  как  и  в
случае углерода, проходит не параллельно  от  абсцисс  (оси  температур),  а
образует некоторый угол с ней, так что с ростом температуры требуются  более
высокие давления для того, чтобы переход BN (гекс.)  >  BN  (куб.)  оказался
возможным.
      Сравнение  этой  пограничной  линии  с  соответствующе  линий  системы
углерода показывают, что при данной температуре  переход  BN  (гекс.)  >  BN
(куб.) наблюдается при более низком давлении, чем переход графит > алмаз.

                                    [pic]

                     Рис 2. Фазовая диаграмма углерода.

      Фазовая диаграмма боразона сравнена с данной диаграммой.

      Оказалось, что в качестве ’’катализаторов’’ можно  использовать  также
нитриды перечисленных выше металлов. Поскольку  применение  легких  металлов
имеет определенные преимущества,
12
скачать работу


 Другие рефераты
Алгебра
Карибский кризис
Любовь как эмоция и ее исследования в психологии
Педагогическая диагностика, методы изучения учащихся


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ