Synthese en karakterisering van zeer lichtgevend berylliumnitride

Het zeer lichtgevende berylliumnitridepoeder (Be3N2) is gesynthetiseerd door directe nitridatie van metallisch beryllium met ultrazuivere ammoniak (NH3) in een horizontale kwartsbuisreactor bij 1100 °C. De berekende vrije energie van Gibbs voor deze reactie bij 1100 °C is -602,20 kJ/mol en de evenwichtsconstante is 2,7×1022, wat het proces werkbaar maakt onder de voor deze synthese gekozen omstandigheden. Het met deze methode geproduceerde Be3N2 is een lichtgrijs poeder dat de typische hoge hardheid van dit materiaal vertoont. De in dit onderzoek gesynthetiseerde Be3N2-poeders bestaan meestal uit agglomeraten gevormd door regelmatige kubische veelvlakken van één tot twee micron lang, zoals blijkt uit de elektronenmicroscopie. Deze kristallieten hebben een kubische structuur zoals blijkt uit röntgendiffractie en vertonen een hoge intensiteit van kathodoluminescentie bij kamertemperatuur met een piek rond 356 nm (3,48 eV), die gerelateerd is aan hun bijna-band-edge emissie. Deze eigenschappen maken dit materiaal een sterke kandidaat voor breedbandige opto-elektronische toepassingen zoals ultraviolet-lasers, sensoren en licht-emitterende diodes.