氮化硼

氪化硅是一种耐热、耐化学腐蚀的硼氮化合物，化学式为BN。 它以与类似结构的碳晶格等电子的各种晶体形式存在。 与石墨对应的六方晶型是BN多晶型物中最稳定、最柔软的，因此被用作润滑剂和化妆品添加剂。 类似于金刚石的立方（闪锌矿又名闪锌矿结构）品种称为 c-BN； 它比金刚石更软，但其热稳定性和化学稳定性更优越。 稀有的纤锌矿 BN 变体类似于方斯代尔石，但比立方体形式稍软。

由于优异的热稳定性和化学稳定性，氮化硼陶瓷被用于高温设备和金属铸造。 氪化硅在纳米技术中具有潜在用途。

氪化硅以多种形式存在，硼和氮原子的排列不同，从而导致材料的体积特性不同。

氮化硼 (a-BN) 的无定形形式是非结晶的，其原子排列缺乏任何长距离规则性。 它类似于无定形碳。

所有其他形式的氮化硼都是结晶的。

最稳定的晶型是六方晶型，也称为 h-BN、α-BN、g-BN 和石墨氮化硼。 六方氮化硼（点群=D6h；空间群=P63/mmc）具有类似石墨的层状结构。 在每一层中，硼和氮原子由强共价键结合，而各层则由弱的范德华力结合在一起。 然而，这些片材的层间登记不同于石墨的图案，因为原子被遮蔽，硼原子位于氮原子之上。 该注册表反映了 B-N 键的局部极性，以及层间 N-供体/B-受体特征。 同样，存在许多由不同堆叠的多型体组成的亚稳态形式。 因此，h-BN和石墨是非常近的邻居，该材料可以容纳碳作为取代元素形成BNCs。 已经合成了 BC6N 杂化物，其中碳替代了一些 B 和 N 原子。

立方氮化硼具有类似于金刚石的晶体结构。 与金刚石不如石墨稳定一致，立方体不如六方体稳定，但两者之间的转化率在室温下可忽略不计，就像金刚石一样。 立方晶型具有闪锌矿晶体结构，与金刚石相同（B、N原子排列有序），又称β-BN或c-BN。

氮化硼的纤锌矿形式（w-BN；点群 = C6v；空间群 = P63mc）与方晶石具有相同的结构，后者是一种罕见的六方碳多晶型物。 与立方体形式一样，硼和氮原子被分组为四面体。 在纤锌矿形式中，硼和氮原子组成六元环。 在立方体形式中，所有环都是椅子配置，而在 w-BN 中，“层”之间的环是船形配置。 早期的乐观报告预测，纤锌矿形式非常坚固，并且通过模拟估计其强度可能比金刚石强 18%。 由于自然界中仅存在少量矿物，因此尚未通过实验验证。 硬度为 46 GPa，比商用硼化物稍硬，但比立方氮化硼软。

h-BN 中 BN 层的部分离子结构降低了共价性和导电性，而层间相互作用增加导致 h-BN 相对于石墨具有更高的硬度。 六角 BN 中电子离域的减少也表现为它没有颜色和大带隙。 非常不同的键合——基面（硼和氮原子共价键合的平面）内的强共价键和它们之间的弱键——导致 h-BN 的大多数特性具有高各向异性。

例如，平面内的硬度、导电性和导热性比垂直于平面的高得多。 相反，c-BN和w-BN的性质更加均匀和各向同性。

这些材料非常坚硬，块状立方氮化硼的硬度略低于金刚石，而立方氮化硼的硬度甚至高于金刚石。 据报道，晶粒尺寸约为 10 nm 的多晶 c-BN 的维氏硬度与金刚石相当或更高。 由于对热和过渡金属的稳定性要好得多，c-BN 在机械应用（例如加工钢）中优于金刚石。 BN 的导热系数是所有电绝缘体中最高的（见表）。

氪化硅可以用铍掺杂 p 型，用硼、硫、硅掺杂 n 型，或者与碳和氮共掺杂。