Synthese und Charakterisierung von hochlumineszierendem Berylliumnitrid

Hochlumineszierendes Berylliumnitridpulver (Be3N2) wurde durch direkte Nitrierung von metallischem Beryllium mit ultrahochreinem Ammoniak (NH3) in einem horizontalen Quarzrohrreaktor bei 1100 °C synthetisiert. Die berechnete freie Gibbs-Energie für diese Reaktion bei 1100 °C beträgt -602,20 kJ/mol und die Gleichgewichtskonstante 2,7×1022, so dass der Prozess unter den für diese Synthese gewählten Bedingungen durchführbar ist. Das mit dieser Methode hergestellte Be3N2 ist ein hellgraues Pulver, das die typische hohe Härte dieses Materials aufweist. Die in dieser Untersuchung synthetisierten Be3N2-Pulver bestehen größtenteils aus Agglomeraten, die aus regelmäßigen kubischen Polyedern mit einer Länge von jeweils ein bis zwei Mikrometern gebildet werden, wie die Elektronenmikroskopie zeigt. Diese Kristallite haben eine kubische Struktur, wie die Röntgenbeugung zeigt, und zeigen bei Raumtemperatur eine sehr intensive Kathodolumineszenz mit einem Peak bei 356 nm (3,48 eV), der mit ihrer Nahbandkantenemission zusammenhängt. Diese Eigenschaften machen dieses Material zu einem starken Kandidaten für optoelektronische Breitbandanwendungen wie Ultraviolett-Laser, Sensoren und Leuchtdioden.

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