立方氮化硼膜

立方氮化硼膜是指具立方晶体结构的氮化硼薄膜。立方氮化硼(c-BN)是仅次于金刚石的超硬材料，化学稳定性极好，具有高电阻率，高热导率，掺入某些杂质可以成为半导体。立方氮化硼薄膜可以用低压气相形成金刚石薄膜相似的方法合成。氮化硼(BN)有三种异构体：h-BN，c-BN和w-BN，它们之间性能别很大，h-BN具有与石墨极相似的层状结构，质地很软。w-BN和c-BN中B、N原子都是彼此形成四配位结构，在硬度方面两者差别不大，都是硬质膜，可以用于切削刀具。

简介立方氮化硼膜是指具立方晶体结构的氮化硼薄膜1。

优点特性立方氮化硼(c-BN)是仅次于金刚石的超硬材料，化学稳定性极好，具有高电阻率，高热导率，掺入某些杂质可以成为半导体。立方氮化硼薄膜可以用低压气相形成金刚石薄膜相似的方法合成。氮化硼(BN)有三种异构体：h-BN，c-BN和w-BN，它们之间性能别很大，h-BN具有与石墨极相似的层状结构，质地很软。w-BN和c-BN中B、N原子都是彼此形成四配位结构，在硬度方面两者差别不大，都是硬质膜，可以用于切削刀具。1cBN的优良特性

立方氮化硼（cBN）是一种人工合成的高温稳定相结构为面心立方闪锌矿，具有一系列类似于金刚石的优异物理化学性质，它具有极高的硬度和良好的耐磨性（硬度仅次于金刚石）、宽带隙、高的电阻率。其远高于金刚石的热稳定性和化学稳定性，克服了金刚石镀层刀具在加工铁基金属时碳的扩散问题。此外，cBN光带间隙宽、热导率高、绝缘性好、从红外到紫外包括可见光广阔的波谱范围内、具有良好的光透性2。

研究背景作为最有潜力的Ⅲ-V族化合物，cBN近年来一直是世界上研究者最感兴趣的课题之一[1]。cBN主要有四种结构，分别是与菱形石墨类似的hBN，与金刚石类似的cBN，与六方石墨对应的rBN，与六方金刚石对应的wBN，此外，还有一种近无序的tBN。人们兴趣最浓的是与金刚石在结构、性质上都相近甚至更优的立方相结构（cBN）1。

制备方法物理气相沉积法（1）真空蒸镀

真空蒸镀就是指将待镀料和被镀基板置于真空室内用一定方法加热待镀材料使之蒸发或升华，并飞行到被镀基板表面凝聚成膜的工艺。

（2）溅射镀膜

利用带有电荷的离子在电场中被加速后具有一定动能的特点，将离子引向被溅射的靶电极。在离子能量合适的情况下，入射的离子将在与靶表面的原子的碰撞过程中使后者脱离固体表面，形成溅射。主要包括射频溅射（RFS）技术、磁控溅射（MS）技术、离子束溅射（IBS）技术。

（3）激光烧蚀法（PLA）

激光烧蚀法是用一束高能激光辐射靶材表面，使其表面迅速加热融化蒸发，随后冷却结晶生成的一种制备材料的方法。

化学气相沉积法（1）热化学气相沉积法 (HCVD)

HCVD 装置一般由耐热石英管和加热装置组成反应气体一般采用BCl3或B2H6和NH3的混合气体

（2）低压化学气相沉积法(LPCVD)

LPCVD 要求气体在低压下发生化学反应 一般用B3N3H6作为反应气体He作为载气典型的沉积速率为2.5 nm/min。

（3）等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）

射频等离子体化学气相沉积法 （RF-PECVD）是PECVD中制备CBN的最典型的方法。此外，还有激光辅助等离子体化学气相沉积法（LA-PECVD）、双源等离子体化学气相沉积法（DB-PECVD）、微波等离子体化学气相沉积法（MW-PECVD）等方法1。

应用cBN薄膜由于具有许多优异的物理和化学性质，被广泛应用于机械加工、高温电子器件、光学保护膜、半导体、 散热板、光电开关、工具及耐热耐酸、耐蚀涂层等方面。在集成电路中做绝缘层，比使用的Al2O3；、BeO，SiC、AlN等性能更好；在切削和磨削淬火钢方面，cBN已充分显示了它的优越性。在钻探方面；对勘探Fe矿床或中低温硫化矿床，以及含有Fe质的氧化带的矿床均有明显的特殊作用，特别是未来的高温深井钻探和地热钻探等方面具有广泛的应用前景2。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学