采用不同的觸媒會(huì)在CBN單晶形成的過(guò)程中產(chǎn)生不同的雜質(zhì),導(dǎo)致最后合成的CBN晶體顏色和性能差異。CBN晶體的顏色與其所含雜質(zhì)種類及數(shù)量有關(guān)。其中的雜質(zhì)除主要來(lái)源自觸媒外,也可能來(lái)自于HBN原料。CBN晶體形態(tài)和顏色具有多樣性,發(fā)展的方向是可控可調(diào)。CBN晶體隨顏色的加深,晶體的晶形越完整,晶粒尺寸也越大。在HBN+Mg體系中,加入適量的MgO可導(dǎo)致合成的CBN晶體顏色由黑色變成黃色。
杜勇慧等[杜勇慧,張鐵臣,張偉森. 用不同合成體系制備黑色立方氮化硼的研究[J]. 高壓物理學(xué)報(bào),2011,25(3):242–246.]采用Mg +HBN、LiH +HBN、Li3N +HBN+B 和B +Li3N等四種體系分別合成出了黑色的CBN單晶,晶體粒徑在10~100 μm。
對(duì)于CBN晶體顏色的形成機(jī)理有很多不同的觀點(diǎn),有人認(rèn)為晶體顏色的改變主要是由于晶體中含氧量的增加引起的,也有人認(rèn)為晶體顏色變黑則與晶體生長(zhǎng)過(guò)程中溫度有關(guān),相同的體系中晶體顏色隨著溫度的升高而變深。
現(xiàn)在普遍認(rèn)為,晶體顏色變深是由于CBN晶體中B和N原子比例失調(diào)所致。合成CBN過(guò)程中選用金屬、氮化物、氮硼化物為觸媒,在不同的溫度和壓力條件下,可以合成出黑色、黃色、琥珀色和無(wú)色的CBN晶體。
某公司幾種不同牌號(hào)的CBN單晶(來(lái)源于該企業(yè)網(wǎng)站)