一、Ca_3B_2N_4-hBN系中立方氮化硼的膜生长机制（论文文献综述）
吕美哲[1]（2019）在《立方氮化硼单晶/触媒层界面物相的高温高压相变机理》文中研究表明在工业上合成立方氮化硼（c-BN）单晶,最常用的合成方法是高温高压触媒法。明确c-BN单晶/触媒层界面物相的高温高压相变机理对合成大颗粒优质的磨料级c-BN单晶有重要指导意义。本文通过“淬火”,最大程度地保留c-BN单晶在高温高压下的形核和生长信息。将合成块进行破碎后发现,c-BN单晶被一层白色粉末状物质包裹。本文将距离c-BN单晶表面30～0 μm范围内的包裹物定义为触媒层。将距离c-BN单晶表面30～20 μm、20～10μm和10～0μm范围内的包裹物分别定义为触媒层外层、中间层和内层。本文使用的c-BN样品均是采用以h-BN作为初始原料,以Li3N作为触媒,在高温高压条件（1700 K,5.0 GPa）下合成的,所有理论计算体系也是基于Li3N-BN体系。本文利用X射线衍射和高分辨透射电子显微镜表征c-BN单晶/触媒层界面的物相结构。利用俄歇电子能谱和电子能量损失谱定性和定量分析B、N电子结构在c-BN单晶/触媒层界面的变化规律。利用固体与分子经验电子理论（EET理论）计算c-BN单晶/触媒层界面存在的主要物相h-BN、c-BN和Li3BN2的价电子结构,揭示h-BN/c-BN和Li3BN2/c-BN在高温高压下发生相变的可能性。利用第一性原理热力学计算h-BN/c-BN的相变共存点和Li3BN2的相变点。综合实验表征和理论计算结果,分析c-BN单晶在高温高压下的相变机理。利用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析c-BN单晶表面形貌和缺陷特点,结合第一性原理表面能计算分析c-BN单晶的生长过程。综合表征实验和理论计算结果,分析Li3BN2在高温高压下的催化方式。对c-BN单晶/触媒层界面的物相结构表征结果表明:触媒层样品中存在的主要物相结构为h-BN、c-BN、Li3BN2和少量杂质。另外,在触媒层中未发现Li3N的存在。在不同的触媒层微区发现不同的BN结构形态,存在有序度较高的h-BN结构、多种不同缺陷程度的h-BN结构、无序态的BN结构、以及在无序态BN结构中观察到的立方相结构。对c-BN单晶/触媒层界面的电子结构进行表征,发现触媒层中B、N原子的sp2杂化态的俄歇峰强度从触媒层外层到内层逐渐减弱,而sp3杂化态的俄歇峰强度从外层到内层逐渐增强。触媒层外层中,B-π*特征损失峰具有较高的强度,在触媒层内层中,B-π*特征损失峰强度锐减。触媒层中B-sp3的含量从外到内层的比例分别为10.11%、14.67%和22.85%。这说明在触媒层中BN结构由sp2π六方逐渐向sp3σ立方结构转变。利用EET理论对c-BN单晶/触媒层界面物相的计算结果表明:在c-BN单晶合成温度和压强下,h-BN、c-BN和Li3BN2结构均可存在。Li3BN2结构的最强键的共价电子密度和键能均大于h-BN,说明在高温高压条件下Li3BN2比h-BN更稳定,向c-BN晶体转变的可能性更低。h-BN/c-BN之间存在电子密度连续的晶面,而Li3BN2/c-BN之间不存在符合电子密度连续的晶面。这表明c-BN单晶是由h-BN直接转变而来,而不是由Li3BN2分解而来的。利用第一性原理对c-BN单晶/触媒层界面物相的计算结果表明:从热力学的角度分析,h-BN转变为c-BN的相变共存点处的温度和压强低于Li3BN2发生相变的温度和压强。表明h-BN向c-BN转变时,Li3BN2能够稳定存在,这与EET理论价电子结构的计算结果一致。对c-BN单晶生长过程的研究结果表明:c-BN单晶的裸露面为（111）晶面,单晶表面存在杂质颗粒、三角孔洞、片层结构和大台阶结构等多种缺陷。这表明c-BN单晶生长过程中存在二维形核生长、位错生长等多种方式。计算h-BN、c-BN和Li3BN2在高温高压下的主要低指数晶面的表面能,c-BN的（110）晶面具有最低的表面能。表面能越低,晶面电子密度越高,晶面越稳定,表面能的计算结果与价电子结构的计算结果一致。Li3BN2的（100）品面具有最高的表面能,能够成为c-BN形核和生长的基底。结合实验表征和理论计算结果分析,提出了 Li3BN2在高温高压下催化h-BN向c-BN相变的理论模型。Li3BN2的（BN2）3-侵入六方相使h-BN降为低聚合度的BN团簇。Li+能够吸引N原子的一个外层电子,将其转移到B原子的空轨道上,从而完成B、N原子间电子的转移,形成sp3态的c-BN生长基元。与Li3BN2接触的h-BN不断转变成c-BN生长基元。c-BN生长基元通过不断聚集、碰撞形成c-BN晶核。Li3BN2的（100）晶面具有比其它品面更高的表面能,在c-BN形核后,作为c-BN单晶的生长基底促进单晶的继续生长。
王功振[2]（2018）在《cBN单晶合成效果与合成后触媒组织结构的相关性研究》文中研究说明立方氮化硼（cBN）是一种极具潜在应用价值的超硬晶体材料,其主要应用于机电、光热、声光等领域。cBN单晶的某些晶面硬度高于金刚石,具有耐氧蚀能力强、化学稳定性高,易切削硬度较高的金属材料的特点。目前,高温高压触媒法合成cBN单晶依然在工业生产中占据主导地位。cBN单晶形核后的生长过程发生在cBN单晶与触媒层的界面上。在高温高压下,触媒层内的B（或N）原子集团完成了六方氮化硼（hBN）向cBN的转变。cBN单晶/触媒层界面是触媒组织结构中最重要的部分,包含了诸多高温高压下cBN单晶生长的动态信息。本文在Li基触媒体系内高温高压合成cBN单晶,利用X射线衍射仪（XRD）、红外线光谱仪（FTIR）和高分辨透射电镜（HRTEM）对触媒层内物相的组成和分布进行表征,确定了在Li基触媒体系内何种主要物相可能对cBN单晶生长产生影响。利用扫描电子显微镜（SEM）观察比较合成效果不同的cBN单晶的形貌以及cBN单晶/触媒层界面形貌的差异,找出何种触媒组织形貌有利于cBN单晶的合成。对cBN单晶触媒层进行分层处理,利用K值法对每层中物相的含量进行定量计算,分析每种物相在触媒层中的分布状态。采用原子力显微镜（AFM）和SEM对cBN单晶表面形貌进行观察,分析了cBN单晶的生长机理。最后对cBN单晶的合成条件进行量化分析,找出cBN单晶的最佳合成条件。利用XRD、FTIR和HRTEM对cBN单晶/触媒层表征发现,触媒层各层内均包含的物相有cBN、hBN、Li3BN2,其中cBN以不规则的微晶状态存在于触媒层中。通过K值理论方法计算出触媒层内cBN、hBN、Li3BN2的含量,由各物相在触媒层中的分布规律表明:在高温高压下,触媒层中的cBN微晶和Li3BN2的含量是影响大颗粒cBN单晶合成效果的主要因素。触媒层的中间层是hBN在Li3BN2催化下发生固相直接转变生成cBN的主要区域。cBN单晶合成效果越好,cBN单晶周围的Li3BN2和cBN微晶的含量越接近相等。利用SEM观察和比较不同合成效果的cBN单晶的触媒层/cBN单晶界面的形貌,发现cBN单晶合成效果好时,触媒层/cBN单晶界面的外表面上存在较均匀的熔融球状物和分布均匀的管状物,内表面上分布着排列紧密的棒状物,其中管状物在熔媒运输过程中作为运输通道。触媒层内管状物的存在导致了cBN单晶合成效果不同,造成其触媒层内的组织形貌的不同。通过对先前的合成实验条件进行拟合处理后,发现在合成温度为1480℃、合成压力为4.6GPa、合成时间为17.3min、cBN籽晶加入量为3 wt‰下,合成出的cBN单晶（30/60目）的合成效果最好。利用SEM和AFM观察合成效果较好的cBN单晶表面形貌,发现cBN晶面上主要存在锯齿台阶和平行板状台阶形貌,两种台阶按照安舍列斯理论模型方式,沿晶面生长。相邻的两生长层沿同一方向生长,若后面生长层的生长速度超过前面生长层的生长速度时,cBN晶面上会发生台阶聚并现象。平行板状的生长台阶在合成环境中更容易发生台阶聚并现象,而锯齿状的台阶更容易使晶面扩展生长,得到的cBN单晶的晶面更加光滑。cBN单晶表面发现三角形的螺型台阶,这种台阶是螺旋位错产生的结果。因此cBN晶体按照螺型位错生长方式长大。
时永鹏[3]（2017）在《基于研究cBN单晶转变的晶面能计算及晶面形貌表征》文中研究说明立方氮化硼（cBN）是一种具有sp3杂化共价键的超硬材料,结构类似于金刚石,其化学惰性与热稳定性优于金刚石。cBN有着诸多优点,比如较高的材料硬度、出色的化学惰性以及优异的热稳定性等,因而cBN在光学器件、电学元件、制造加工等诸多领域拥有诱人的应用潜力。然而,目前对于大颗粒cBN单晶仍难以获得,除了合成设备的影响外,缺乏cBN单晶转变机理的理论指导可能是制约获得高品质大颗粒cBN单晶的主要原因。本文主要采用分子动力学的第一性原理的理论计算方法,结合晶面形貌表征技术研究cBN单晶转变机理。采用分子动力学第一性原理研究物质的转变机理在材料科学中已得到广泛应用,但在cBN单晶合成过程里未应用的原因主要是因为合成条件极端以及转变过程不确定。通常,低指数晶面在相变过程中转变倾向大,因此本文利用VASP软件包模拟cBN单晶合成环境,对hBN与cBN的低指数晶面的晶面能进行了计算,从晶面能的角度探究cBN单晶的转变机理。而晶面能量与cBN单晶的晶面形貌特征存在直接关系,对cBN单晶晶面形貌进行表征,能够验证理论计算的可靠性,同时利于研究cBN单晶转变机理。计算物相晶面能需要相应条件下的晶格常数。在温度与压强发生变化的情况下,晶体的晶格常数也会随之变化,为保证晶面能计算精度,就不宜采用常温常压下的晶格常数。本文首先使用了PAWGGA和USPPLDA方法计算了hBN和cBN在1800K,5.5GPa和2000K,6.0GPa下的晶格常数。在1800K,5.5 GPa条件下,hBN晶格常数为a=0.244760nm,c=0.643217nm,cBN单晶的晶格常数为a=0.358328nm;在2000K,6.0GPa条件下,hBN的晶格常数为a=0.244174nm,c=0.639819nm,c BN单晶的晶格常数为a=0.358292nm。计算hBN与cBN低指数晶面的晶面能,采用MS软件建模,需要对模型进行截断能、k-mesh等收敛性测试,目的是平衡计算精度与成本。经计算,在1800K,5.5 GPa条件下,hBN（110）、（100）及（001）晶面的晶面能分别为0.200eV、0.427 eV、0.336eV,cBN（110）、（100）及（111）晶面的晶面能分别为0.220 eV、0.430 eV、0.410 eV;在2000K,6.0GPa条件下,hBN（110）、（100）及（001）晶面的晶面能分别为0.221 eV、0.444 eV、0.354 eV,c BN（110）、（100）及（111）晶面的晶面能分别为0.2501 eV、0.4361eV、0.4751 eV。由此,hBN晶体的（100）晶面与cBN单晶的（100）晶面的能量连续,根据H-K理论和TFDC理论可知,hBN可向cBN方向发生直接的相转变。因此,从晶面能角度分析,在hBN-Li3N体系中hBN在高温高压下很有可能直接转变成cBN单晶。本文采用hBN为原料,其纯度达到99%,Li3N为触媒（hBN与Li3N的质量分数比为9:1）,本文选择在1800K,5.5GPa下合成出cBN单晶,这是因为本文在VASP软件进行晶面能理论计算时设定了该合成条件,保持试验与理论计算部分合成条件一致。采用SEM对cBN单晶的典型晶面进行表征分析,发现在本文实验条件下合成出的cBN单晶的晶面致密,表面光滑,杂质及生长缺陷较少,其晶形多为典型的三角形（111）晶面和六边形的(110晶面。结合第一性原理的计算结果,发现理论计算分析与测试表征所得结论相吻合,表明本文理论计算结果较为可靠。利用AFM对cBN单晶的（111）晶面进行了微观形貌表征,发现cBN单晶的（111）晶面形成台阶,大量的cBN生长基元在此聚集（这与其能量较高有直接关系）,由此表明,cBN单晶生长机制为沿（111）晶面垂直方向呈台阶式生长。根据上述理论计算与测试表征结合分析,高温高压下hBN直接转变成cBN相,本文的结果与结论支持了固相直接转变这一学说。
杨红梅[4]（2013）在《立方氮化硼合成后的触媒结构表征及热力学分析》文中指出经过多年的试验及理论探索,静态高温高压触媒法合成立方氮化硼（cBN）在合成工艺上取得了很大进展,但是仍然缺乏对其合成机理的深入的研究。由于合成cBN是在不透明的高温高压密闭腔体中进行的,以目前的实验手段,要想实现对其实时检测是非常困难的,难以得知cBN在合成时的真实状况。对合成块进行快速冷却,可以将高温高压下的信息最大限度地保留下来,然后通过表征分析快冷后的cBN单晶及其表面包裹物的组织形貌、物相结构等,同时结合热力学计算分析合成过程中的各反应可能性及cBN形核生长过程,获得与cBN转变及生长的相关信息,为cBN转变机理的研究及cBN大颗粒单晶的获得提供一定的帮助。本文以氮化锂（Li3N）为触媒、六方氮化硼（hBN）为实验原料,经静态高温高压合成cBN单晶。利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对合成块中cBN/触媒界面、cBN单晶表面及合成前后hBN的组织形貌进行了分析,探讨cBN单晶的转变及生长环境,hBN反应前后的形貌变化,对cBN生长的作用等。利用X射线衍射仪（XRD）分析了cBN单晶周围包裹物中所含的物相结构及其含量。利用经典热力学研究高温高压合成cBN体系,通过计算各物相间可能发生的反应的Gibbs自由能大小,分析各反应发生的可能性大小,从热力学角度探讨cBN转变机理。同时还计算了温度和压强条件对cBN的形核及生长的影响,从理论上分析了获得大颗粒单晶所需的温度和压强条件。通过对cBN单晶/触虫媒界面处组织形貌的SEM观察发现：在cBN单晶的表面粘有许多小颗粒。在cBN/触媒界面处观察到类膜结构紧贴着cBN单晶晶面,呈点状和树枝状,这是由高温高压熔体快速冷却形成的熔体形貌。距离cBN晶面不同距离处物相组织形貌是不同的,紧贴cBN晶面的为细小的点状和枝条状,较远处（大约20μm左右）呈片状形貌。通过对比hBN在反应前后的形貌,可知在cBN单晶周围的片状物中含有hBN。利用AFM在cBN单晶的（111）晶面观察到了台阶形貌,在cBN（111）晶面有大小不同的台阶,大台阶尺寸长度在2μm左右,小台阶长度在4μm左右,同时在cBN（111）晶面上观察到了小颗粒,这些小颗粒均出现在cBN的凹坑处,而在cBN（110）晶面上颗粒较大。利用XRD对cBN单晶周围的物相结构进行表征,发现在cBN单晶表层的不同距离处物相结构均相同,含有hBN、cBN、Li3BN2、Li2O和Li2CO3等结构。其中hBN是主相,cBN含量要相对少得多,相似的是均未发现原始加入的触媒Li3N。由于各层中hBN都为主要物相,故hBN含量对cBN的转变不会产生影响。cBN在各层中并不是均匀分布的,在距离cBN晶面的中间层中含量最高,高于cBN界面。而触媒中间相Li3BN2的含量由外层到界面含量逐渐减少,只有含量适中的Li3BN2才会最大限度地促进cBN的转变。试样中检测到了Li20和Li2CO3等物相,推测二者可能是在cBN转变过程中由Li3N产生Li20,制样过程中Li20与CO2反应生成了Li2CO3。本文以经典热力学第二定律为依据,考虑温度和压强对各个反应物相体积的影响,计算了高温高压合成cBN过程中可能反应的Gibbs自由能的大小,分析了各反应发生的可能性大小。计算了Li3N-hBN体系中反应hBN+Li3N→Li3BN2、hBN→cBN及Li3BN2→Li3N+cBN反应在高温高压合成条件下的Gibbs自由能变化。计算发现：hBN+Li3N→Li3BN2（?）很容易发生,Li3BN2是由Li3N与hBN在高温高压特定条件（T>1300K,P>3.0GPa）下反应得到的,在体系升温升压过程中就产生了Li3BN2。在cBN合成条件下,hBN和Li3BN2都有可能生成cBN,但是hBN转变为cBN的可能性比Li3BN2转变的可能性要大。在合成条件T=1700K、P=5.4GPa时,hBN向cBN转变的自由能比Li3BN2转变为cBN的自由能负23.3996kJ·mol-1,因此从热力学角度分析可知,在高温高压合成cBN的过程中hBN直接转变为cBN的可能性较大。本文还从非均匀形核的角度分析了cBN的形核半径及形核功受温度和压强的影响,计算了cBN的生长线速度。发现临界晶核半径受温度和压强的影响较明显：相同温度下,压强越小形核半径越大,较小压强下临界晶核半径随温度升高而显着升高。形核功的变化趋势同临界半径,但生长速度不同于临界半径的变化。不同压强条件下速度随温度的变化趋势都是先增大至一定值然后下降。在5.5GPa条件下,生长速度要大于其他压强下的速度。在5.5GPa时cBN的形核半径和形核功相对较小,形核较容易,形成的cBN小晶核较多,并且在较高压强下熔体的流动性较大,便于cBN小晶核继续长大。通过粒度分析发现,在hBN-cBN相平衡线附近cBN的粒度较大。因此要获得大颗粒的cBN则适合选择中等压强条件和较高的温度。
许斌,杨红梅,郭晓斐,李森,范小红,田彬[5]（2012）在《静态高温高压cBN单晶合成与触媒相关性研究进展》文中研究指明静态高温高压触媒法是工业生产立方氮化硼单晶的主要方法,其中触媒的选择至关重要。研究触媒与cBN的相关性对于探索立方氮化硼的合成机理,改进合成工艺,获得性能优良的氮化硼晶体有重要的意义。本文以工业生产中常用的锂、镁、钙基触媒立方氮化硼合成为主,阐述了触媒在立方氮化硼合成中的作用及近年来立方氮化硼的合成机理研究进展,并在此基础上提出了今后的研究方向。
李森[6]（2012）在《立方氮化硼合成后的触媒结构表征及合成机理分析》文中研究表明静态高压法合成立方氮化硼（cBN）经过多年的探索,在合成工艺上已有了很大的进步,但尚缺乏对其合成机理的系统研究。究其原因,以目前的技术条件要完成对高温高压下密闭腔体的在线检测是非常困难的。但是通过对合成块的快速冷却,可以在常温常压下获得诸多高温高压下的信息,进而对cBN的转变及生长机理作出推断。由于cBN的转变、生长必然会在晶体表面一定范围内留下一定信息,因此对快冷后cBN单晶表面及触媒组织形貌、结构等的表征,会为澄清cBN的转变及其生长机理提供一定的线索。本文以Li3N粉末为触媒,六方氮化硼（hBN）为原料,进行了静态高压法的cBN单晶合成实验。利用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对合成块断口形貌、cBN单晶及表面合成后触媒等组织进行了观察和表征,探讨了cBN单晶转变、生长时所处的环境。利用X射线衍射（XRD）对cBN表面区域中的触媒等结构进行了分层表征,并通过透射电镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）对cBN单晶界面层中的触媒结构进行了精细表征,并通过触媒结构的变化规律分析了cBN单晶的转变和生长过程。同时,为研究cBN单晶表面触媒等物质电子结构的变化,利用X射线光电子能谱（XPS）对cBN单晶表面区域内B、N元素电子结构进行了分层表征,重点分析了触媒中B、N原子结合能的变化和sp2、sp3杂化键的分布规律,并讨论了cBN单晶的合成机理。对大颗粒cBN单晶表面触媒的SEM观察发现,cBN表面包裹有一层厚度不均的熔融片状类膜结构；而对合成块断口形貌的观察则发现,包裹在大颗粒cBN单晶表面物质由高温下的熔体快冷后形成的片状疏松组织构成。由此可以推测,大颗粒cBN的单晶的生长可能是在熔体的包裹中进行的。利用SEM和AFM在大颗粒cBN单晶表面均观察到了台阶状形貌,并发现有小颗粒（集团）近似熔于cBN表面的台阶、凹坑处。利用XRD对大颗粒cBN单晶表面结构分层表征发现,各层试样均含有四种结构：hBN、cBN、触媒α-Li3BN2和杂质相Li2CO3,但均未发现原始触媒Li3N。由此推断,高温高压下Li3N通过熔融反应已转变为中间相触媒α-Li3BN2。通过对试样中各层的XRD衍射峰强度对比可以发现,小颗粒cBN与触媒α-Li3BN2的分布并不一致,在小颗粒cBN含量最高的界面中α-Li3BN2的含量却低于中间层。根据各结构的分布规律可以推断：高温高压下,熔融的hBN在触媒α-Li3BN2的催化下转变为近程有序的熔融cBN结构并逐渐形成小颗粒cBN,并在其相对浓度高的界面层相互碰撞、聚集并逐渐形成大颗粒的cBN单晶。利用TEM和HRTEM对界面层结构的表征结果与XRD表征基本一致：界面处存在hBN. cBN和触媒α-Li3BN2三种结构,但未发现杂质相Li2CO3。同时HRTEM观察到与cBN直接接触的结构为Li3BN2,故cBN可能是在Li3BN2的催化下完成的转变而并非由hBN直接转变而成。为观察cBN表面触媒等物质电子结构的变化,选用与XRD相同的制样方法,通过XPS对hBN及大颗粒cBN单晶表面的B、N元素进行了分层电子结构表征。发现：外层中B、N的价态峰与hBN基本一致,即外层试样中含B、N元素的外层电子结构与hBN相比并未发生明显变化。而界面层中B （1s）、N （1s）的结合能则相对hBN均产生了0.2eV的化学位移,本文推测这是因为：触媒α-Li3BN2通过释放自身电子到邻近的B原子,并随后吸收邻近N原子中的一个外层电子的“中介”作用催化cBN完成转变。而合成块“淬火”时,极快的冷却速度把部分处于催化作用中的触媒α-Li3BN2直接“冷冻’到了常温下,而电子的转移则造成了触媒α-Li3BN2中B、N原子物理化学环境的变化,从而使得B、N原子的结合能均产生了一定的化学位移。通过对B （Is）、N （Is）等离子损失峰的观察发现,α-Li3BN2和cBN的总体相对含量由外层到界面层逐渐增多。同时,实验结果显示外层、中间层和界面层中N KLL微分峰的特征距离D值分别为：18eV、15eV和13eV,因此外层到界面层试样中cBN的相对含量逐渐增多。而通过对各层试样中B、N含量比的定量分析发现,触媒α-Li3BN2在外层、中间层和界面层分别约占有：7%、18%和14%。结合XRD结果可以推断,在含有足量触媒α-Li3BN2的区域hBN才可以有效的转变为cBN,而大颗粒cBN的生长在需要在其相对浓度更高的区域内完成。根据以上实验结果可以得出初步结论：高温高压下,触媒α-Li3BN2通过释放一个电子到邻近的B原子,并随后吸收N原子中一个外层电子的方式,催化hBN转变为小颗粒cBN。在cBN相对浓度较高的区域小颗粒cBN通过聚集形成大颗粒cBN单晶,随后大颗粒cBN单晶通过消耗其表面区域内的小颗粒cBN的方式逐渐长大,并在大颗粒cBN单晶表面区域最终形成有利于其生长的cBN浓度梯度。
易建宏[7]（1998）在《HBN—Ca3B2N4体系中浅黄色CBN合成研究》文中提出在二步合成法制得Ca3B2N4的基础上,实现在Ca3B2N4触媒作用下的hBN向CBN的转化,结合实验结果和现象分析,简要阐述了hBN-Ca3B2N4体系中CBN的转化机制。
张铁臣,马文骏,郭伟力,徐晓伟,邹广田[8]（1992）在《Ca3B2N4-hBN系中立方氮化硼的膜生长机制》文中研究表明以Ca3B2N4为触媒,在高温高压下对六角氮化硼进行处理,在六角氮化硼与触媒的交界处得到了被金属膜包覆的立方氮化硼晶体。这表明六角氮化硼到立方氮化硼的转变与人造金刚石的膜生长机制类似,立方氯化硼晶体在触媒与六角氮化硼接触处择优成核,在生长着的立方氮化硼与六角氮化硼之间存在着金属薄膜,该膜对立方氮化硼“基元”有输运作用。随着该金属膜向六角氮化硼区的推进,在其后留下生长的立方氮化硼晶体。
二、Ca_3B_2N_4-hBN系中立方氮化硼的膜生长机制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Ca_3B_2N_4-hBN系中立方氮化硼的膜生长机制（论文提纲范文）
（1）立方氮化硼单晶/触媒层界面物相的高温高压相变机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 c-BN单晶性能及应用 |
| 1.3 氮化硼晶体结构 |
| 1.4 c-BN单晶合成技术发展概况 |
| 1.4.1 高温高压触媒法 |
| 1.4.2 动态高温高压法 |
| 1.4.3 低压合成法 |
| 1.5 高温高压触媒法合成c-BN单晶机理的研究现状 |
| 1.5.1 固相直接转变学说 |
| 1.5.2 溶剂析出学说 |
| 1.5.3 溶剂-固相直接转变学说 |
| 1.5.4 c-BN转变的新模型 |
| 1.6 高温高压合成c-BN后的单晶/触媒界面物相的表征研究 |
| 1.6.1 合成后c-BN/触媒层界面的形貌和物相结构研究 |
| 1.6.2 合成后c-BN触媒层界面的电子结构研究 |
| 1.7 高温高压合成c-BN相变的理论计算研究 |
| 1.7.1 第一性原理研究c-BN单晶相变的研究现状 |
| 1.7.2 EET理论研究c-BN单晶相变的研究现状 |
| 1.8 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验和理论计算方法 |
| 2.1 采用锂基触媒高温高压合成c-BN单晶 |
| 2.2 c-BN单晶触媒层形貌、触媒层结构表征 |
| 2.2.1 c-BN单晶和触媒层界面的SEM分析 |
| 2.2.2 c-BN单晶触媒层物相结构的XRD分析 |
| 2.2.3 c-BN单晶/触媒层界面结构的HRTEM分析 |
| 2.2.4 c-BN单晶的AFM分析 |
| 2.2.5 c-BN单晶/触媒层界面结构的AES分析 |
| 2.2.6 c-BN单晶/触媒层界面结构的EELS分析 |
| 2.3 价电子理论计算方法 |
| 2.3.1 键距差法的计算 |
| 2.3.2 EET理论与DFTC理论的关联 |
| 2.3.3 键能的计算 |
| 2.4 第一性原理计算方法 |
| 2.4.1 密度泛函理论 |
| 2.4.2 赝势平面波法 |
| 2.4.3 VASP软件包 |
| 第3章 c-BN单晶/触媒层界面物相的微观结构表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 c-BN单晶及触媒层形貌 |
| 3.2.1 合成后的c-BN单晶 |
| 3.2.2 c-BN单晶/触媒层界面的SEM形貌 |
| 3.3 c-BN单晶/触媒层界面物相结构表征 |
| 3.3.1 c-BN单品触媒层物相结构的XRD分析 |
| 3.3.2 c-BN单晶/触媒层界而物相结构的HRTEM分析 |
| 3.4 c-BN单晶晶面的AFM分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 c-BN单晶/触媒层界面物相原子的电子结构表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 c-BN单晶/触媒层界面的AES表征 |
| 4.2.1 c-BN单晶/触媒层界面的AES谱 |
| 4.2.2 c-BN单晶/触媒层界面的B、N原子的AES谱 |
| 4.3 c-BN单晶/触媒层界面的EELS表征 |
| 4.4 Li_3BN_2对B、N原子电子结构的作用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 h-BN、c-BN和Li_3BN_2的价电子结构 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高温高压下晶格常数的计算 |
| 5.2.1 晶格常数计算参数的确定 |
| 5.2.2 高温高压下h-BN、c-BN和Li_3BN_2的晶格常数 |
| 5.3 h-BN、c-BN和Li_3BN_2及其主要晶面的价电子结构计算 |
| 5.4 h-BN/c-BN和Li_3BN_2/c-BN主要晶面的电子密度连续性分析 |
| 5.5 结果分析与讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 h-BN、c-BN和Li_3BN_2的第一性原理分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 h-BN/c-BN的p-T相图的计算 |
| 6.3 h-BN、c-BN和Li_3BN_2之间的相转变 |
| 6.3.1 三个物相h-BN、c-BN和Li_3BN_2的态密度 |
| 6.3.2 h-BN/c-BN之间的物相共存点 |
| 6.3.3 h-BN/c-BN相转变的p-T图 |
| 6.3.4 Li_3BN_2物相的相转变点 |
| 6.4 第一性原理计算h-BN、c-BN和Li_3BN_2的表面能分析 |
| 6.4.1 模型的创建与表面能计算 |
| 6.4.2 结果与讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 c-BN单晶/触媒层界面相变机理的分析与讨论 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 高温高压h-BN向c-BN单晶相变的讨论 |
| 7.2.1 触媒催化h-BN向c-BN结构转变的理论模型 |
| 7.2.2 c-BN单晶的生长机理 |
| 7.2.3 触媒的催化机理 |
| 7.3 本文对高温高压c-BN相变机理研究的局限性 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 附录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）cBN单晶合成效果与合成后触媒组织结构的相关性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氮化硼的结构 |
| 1.3 cBN单晶的结构、性能及应用 |
| 1.4 cBN单晶的合成方法 |
| 1.4.1 静态高压触媒法 |
| 1.4.2 静态高压直接转变法 |
| 1.4.3 静态温度梯度法 |
| 1.4.4 冲击压缩法 |
| 1.4.5 气相沉积法 |
| 1.4.6 水热合成法 |
| 1.5 cBN单晶的合成机理研究现状 |
| 1.6 cBN单晶触媒层的研究现状 |
| 1.6.1 cBN单晶合成触媒的研究现状 |
| 1.6.2 cBN单晶触媒层的形貌表征研究现状 |
| 1.6.3 cBN单晶触媒层的物相含量研究现状 |
| 1.7 本文的主要研究内容及研究目的 |
| 第2章 实验和理论计算方法 |
| 2.1 静态高温高压法合成cBN单晶的实验 |
| 2.1.1 合成cBN单晶的主要原料 |
| 2.1.2 合成实验所用的设备 |
| 2.1.3 合成腔体的组装 |
| 2.1.4 cBN单晶的合成和处理过程 |
| 2.2 触媒层粉末样品的制备过程 |
| 2.3 cBN单晶触媒层的物相结构的表征 |
| 2.3.1 cBN单晶触媒层物相组成的XRD表征 |
| 2.3.2 cBN单晶触媒层物相组成的HRTEM表征 |
| 2.3.3 cBN单晶触媒层物相组成的FTIR表征 |
| 2.4 合成后的cBN单晶触媒层的形貌表征 |
| 2.5 合成后的cBN单晶的形貌表征 |
| 2.5.1 cBN单晶形貌的SEM表征 |
| 2.5.2 cBN单晶晶面形貌的AFM表征 |
| 2.6 触媒层内物相含量的计算方法 |
| 2.6.1 物相定性的过程 |
| 2.6.2 物相峰值参数的获取 |
| 2.6.3 K值法的计算过程 |
| 2.6.4 影响计算结果准确性的因素 |
| 2.7 cBN单晶的合成条件的拟合处理 |
| 2.7.1 origin拟合的过程 |
| 2.7.2 origin拟合数据的准确性 |
| 第3章 cBN单晶合成效果与触媒层物相结构的相关性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 cBN单晶合成效果与触媒层内物相的组成 |
| 3.3 cBN单晶合成效果与触媒层内物相的含量 |
| 3.4 cBN单晶触媒层内物相含量的分层表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 cBN单晶合成效果与触媒层形貌的相关性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 cBN单晶合成效果与触媒层的形貌 |
| 4.2.1 合成块的表面形貌 |
| 4.2.2 不同合成效果的cBN单晶触媒层形貌 |
| 4.3 高温高压下触媒组织的初步控制 |
| 4.3.1 合成温度对cBN单晶的合成效果的影响 |
| 4.3.2 合成压力对cBN单晶的合成效果的影响 |
| 4.3.3 合成时间对cBN单晶的合成效果的影响 |
| 4.3.4 cBN籽晶的加入量对cBN单晶的合成效果的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高温高压下cBN单晶的生长机理 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 cBN单晶的XRD表征 |
| 5.3 cBN单晶的晶面形貌 |
| 5.4 cBN单晶的位错生长机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 后记 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
（3）基于研究cBN单晶转变的晶面能计算及晶面形貌表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 cBN单晶的结构性能、应用及合成现状 |
| 1.3 cBN单晶转变机理的研究现状 |
| 1.4 理论计算方法在材料科学中的应用 |
| 1.5 第一性原理研究cBN单晶晶面性能现状 |
| 1.6 形貌表征研究晶体转变的现状 |
| 1.7 本文研究的意义 |
| 1.8 本文研究的内容及目的 |
| 第2章 理论分析及实验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 第一性原理量子力学基础 |
| 2.3 第一性原理计算方法 |
| 2.4 静态高温高压合成cBN单晶的实验 |
| 2.5 cBN单晶晶面形貌的SEM观察 |
| 2.6 cBN单晶晶面形貌的AFM观察 |
| 第3章 高温高压下hBN低指数晶面的晶面能计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高温高压下hBN晶格常数的计算 |
| 3.3 高温高压下hBN低指数晶面的晶面能计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高温高压下cBN低指数晶面的晶面能计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 高温高压下cBN晶格常数的计算 |
| 4.3 高温高压下cBN低指数晶面的晶面能计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 cBN单晶形貌表征及其转变机理分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 cBN单晶晶面形貌的SEM观察 |
| 5.3 cBN单晶晶面形貌的AFM观察 |
| 5.4 高温高压下cBN单晶转变机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 主要结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 后记 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
（4）立方氮化硼合成后的触媒结构表征及热力学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 cBN的性能特点及应用 |
| 1.3 cBN的合成现状 |
| 1.4 高温高压cBN合成机理的研究 |
| 1.5 cBN合成后触媒形貌及结构的研究 |
| 1.6 cBN合成的热力学研究 |
| 1.7 本文的主要研究内容及研究目的 |
| 第二章 实验方法及热力学计算方法 |
| 2.1 静态高温高压法合成cBN |
| 2.2 cBN触媒界面及反应前后hBN形貌的SEM表征 |
| 2.3 cBN单晶表面的AFM表征 |
| 2.4 cBN触媒界面物相结构的XRD表征 |
| 2.5 热力学计算分析 |
| 第三章 cBN单晶/触媒界面形貌及物相结构表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 cBN单晶表面及界面形貌的SEM表征 |
| 3.3 cBN单晶表层物相的XRD分析 |
| 3.4 cBN单晶的AFM观察 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 cBN合成过程中cBN转变的热力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 温度和压强对ΔG影响的计算 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 cBN生长的热力学分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 临界形核半径的计算 |
| 5.3 临界形核功的计算 |
| 5.4 cBN生长线速率的计算 |
| 5.5 合成温度和压强对cBN粒度的影响 |
| 5.6 cBN晶体形核及生长的理论分析 |
| 5.7 小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 后记 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
（5）静态高温高压cBN单晶合成与触媒相关性研究进展（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 触媒与立方氮化硼合成相关性的研究现状 |
| 2.1 触媒类型 |
| 2.2 触媒的作用机理 |
| 2.3 机理研究对工艺合成的指导作用 |
| 3 今后的研究方向 |
| 3.1 cBN生长界面的表征 |
| 3.2 高温高压触媒结构的控制 |
| 3.2 高温高压热力学分析 |
| 4 结 论 |
（6）立方氮化硼合成后的触媒结构表征及合成机理分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 cBN的性能特点及应用与cBN合成方法 |
| 1.3 静态高压法合成触媒的比较 |
| 1.4 静态高压法下cBN合成机理研究概况 |
| 1.5 有关cBN转变机制的争议 |
| 1.6 hBN/cBN的电子结构 |
| 1.7 本文的主要研究内容及研究目的 |
| 第二章 实验材料和实验方法 |
| 2.1 静态高压法cBN合成实验 |
| 2.2 合成块断口及cBN单晶表面形貌观察 |
| 2.3 cBN单晶表面及触媒结构分层表征 |
| 2.4 cBN单晶表面触媒电子结构分层XPS表征 |
| 第三章 合成块断口及cBN单晶表面形貌观察 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 cBN单晶表面触媒的SEM观察 |
| 3.3 合成块断口形貌的SEM观察 |
| 3.4 cBN单晶的AFM观察 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 cBN单晶表面及触媒结构的分层表征及分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 cBN单晶表面触媒结构的XRD分层表征及分析 |
| 4.3 cBN单晶表面触媒微结构表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 cBN单晶表面触媒等物质电子结构的分层表征及分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 N元素的XPS分析 |
| 5.3 B元素的XPS分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 cBN单晶高温高压合成机理初探 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 高温高压下cBN单晶生长环境 |
| 6.3 高温高压下cBN单晶生长过程 |
| 6.4 高温高压下B、N电子结构的转变 |
| 6.5 cBN单晶合成机理分析的局限性 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况 |
四、Ca_3B_2N_4-hBN系中立方氮化硼的膜生长机制（论文参考文献）
- [1]立方氮化硼单晶/触媒层界面物相的高温高压相变机理[D]. 吕美哲. 山东大学, 2019(09)
- [2]cBN单晶合成效果与合成后触媒组织结构的相关性研究[D]. 王功振. 山东建筑大学, 2018(02)
- [3]基于研究cBN单晶转变的晶面能计算及晶面形貌表征[D]. 时永鹏. 山东建筑大学, 2017(09)
- [4]立方氮化硼合成后的触媒结构表征及热力学分析[D]. 杨红梅. 山东建筑大学, 2013(10)
- [5]静态高温高压cBN单晶合成与触媒相关性研究进展[J]. 许斌,杨红梅,郭晓斐,李森,范小红,田彬. 人工晶体学报, 2012(S1)
- [6]立方氮化硼合成后的触媒结构表征及合成机理分析[D]. 李森. 山东建筑大学, 2012(08)
- [7]HBN—Ca3B2N4体系中浅黄色CBN合成研究[J]. 易建宏. 粉末冶金材料科学与工程, 1998(03)
- [8]Ca3B2N4-hBN系中立方氮化硼的膜生长机制[J]. 张铁臣,马文骏,郭伟力,徐晓伟,邹广田. 高压物理学报, 1992(04)