Was ist PBN-Keramik (pyrolytisches Bornitrid)

PBN, oder pyrolytisches Bornitrid, ist ein hochreines keramisches Material, das eine hervorragende chemische Beständigkeit und Festigkeit bei hohen Temperaturen aufweist. Diese Verbindung wird aus Bor und Stickstoff synthetisiert und hat eine gute Wärmeleitfähigkeit. Es wird häufig zur Herstellung von Elektroisolatoren und Schneidwerkzeugen verwendet.

Herstellung von PBN-Material

Zur Herstellung von PBN sind aufgrund seiner hohen Reinheit von bis zu 99,99% genaue Bedingungen erforderlich. Der Herstellungsprozess umfasst eine Pyrolysereaktion, die bei sehr hohen Temperaturen durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) von Borhalogeniden und Ammoniak durchgeführt wird. Im Gegensatz zu kaltgepresstem Bornitrid führt die Herstellung von PBN durch chemische Gasphasenabscheidung zu einer gleichmäßigen Schicht, die ihm eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit verleiht. PBN (pyrolytisches Bornitrid) ist ein keramisches Material mit einer einzigartigen Schichtstruktur. Trotz seiner Keramik-Eigenschaften ist seine Kristallstruktur nicht so anfällig für Brüche oder Sprödigkeit wie bei anderen Keramiken, und in mancher Hinsicht ähnlich wie Kunststoffe mit einem gewissen Grad an Elastizität. Diese einzigartige Eigenschaft ist auf die geschichtete Struktur innerhalb der PBN-Kristalle zurückzuführen, die Wechselwirkungen zwischen seinen Molekülen verursacht, was PBN eine höhere Zähigkeit und Festigkeit verleiht.

Spezielle Struktur der PBN-Keramikteile

Es ist wichtig, den Unterschied zwischen dem Abstand der Atome zwischen den Schichten (Interschichtabstand) und dem Abstand der Atome innerhalb einer Schicht (Intrascichtabstand) in PBN zu verstehen.

PBN hat eine hexagonale Struktur und ist die stabilste und weichste kristalline Form von Bornitrid-Keramik. Jede Schicht besteht aus Bor- und Stickstoffatomen, die durch kovalente Bindungen zusammengehalten werden, wobei die van-der-Waals-Kräfte die Schichten innerhalb der Struktur binden.

Die Herstellung von pyrolytischem Bornitrid (PBN) erfolgt über den Prozess der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD). Daher nehmen die Kristalle in PBN-Tiegeln eine Ausrichtung in Übereinstimmung mit den Tiegelwänden an. Diese Homogenität gewährleistet eine einheitliche Kristallstruktur im gesamten Tiegel. Folglich gibt es ein gleichmäßig verteiltes Wärmeleitfähigkeitsprofil. Dieses Merkmal ist sehr vorteilhaft für die Kristallzüchtung und unterscheidet sich deutlich von den Tiegeln, die durch Bearbeitung von kaltgepresstem BN hergestellt werden. Darüber hinaus durchlaufen die Materialien, aus denen das Endprodukt besteht, während des CVD-Prozesses mehrere Gas-Transformationen und Phasenübergänge in den festen Zustand. Die Reinheit ist weit überlegen gegenüber der gewöhnlicher Bornitrid-Keramiken. Daher sind PBN-Tiegel zu wichtigen Werkzeugen für die Herstellung von hochreinen Kristallen und zu einem wichtigen Grundmaterial für die Halbleiterindustrie geworden. QS Advanced Materials verfügt über jahrelange Erfahrung in der Unterstützung unserer Branche mit hochwertigen PBN-Keramiktiegeln und anderen kundenspezifischen Teilen. Eine breite Palette an standardmäßigen PBN-Tiegeln ist für Ihre MBE- und andere Hochleistungsausrüstung vorbereitet.

Weitere Strukturen von Bornitrid umfassen kubisches und Wurtzit-Bornitrid. Kubisches Bornitrid hat eine ähnliche Struktur wie Diamant, während Wurtzit-Bornitrid eine mit Lonsdaleit vergleichbare Struktur aufweist.

Physikalische Eigenschaften der PBN-Keramik

Zu den physikalischen Eigenschaften von PBN gehören ein elfenbeinfarbenes Aussehen, eine glatte Oberfläche, das Fehlen von Poren, kein ausgeprägter Geruch, eine geschichtete wabenförmige Struktur, eine Durchschlagsfestigkeit bei Raumtemperatur von 56 kV/mm, eine Zugfestigkeit von 153,84 N/mm2, ein Elastizitätsmodul von 235.690 N/mm2 und eine Temperaturschockbeständigkeit. Seine Festigkeit nimmt mit der Temperatur zu, bis er bei 2473 K in Bor und Nitrid zerfällt, was bei 3273 K erfolgt.

Chemische Eigenschaften von PBN

Chemisch ist PBN, wie andere hexagonale Bornitride, ungiftig und reagiert bei Raumtemperatur nicht mit Säuren, Laugen oder Salzen. Es korrodiert jedoch leicht in Laugen und oxidiert oberhalb von 1273 K. Daher finden die meisten Anwendungen von PBN unter Vakuum- oder Inertatmosphäre statt.

Zusammenfassend ist pyrolytisches Bornitrid ein hochwertiges keramisches Material mit hervorragenden Eigenschaften, die es für den Einsatz in Heizungen und Tiegeln geeignet machen. Für weitere Informationen zu keramischen Materialien,