질화붕소 가이드: 특성, 구조 및 응용 분야

1 소개

더 빠른 칩과 더 튼튼한 기기를 개발하는 과정에서 열 병목 현상과 극한 환경에서의 소재 고장은 극복할 수 없는 장애물이 되었습니다. 항공우주, 원자력, 하이엔드 제조와 같은 산업에서는 고온, 고압, 강한 부식, 강렬한 방사선과 같은 극한의 조건에서도 안정적인 소재를 찾고 있습니다. 그래핀과 실리콘 카바이드가 한동안 대중의 주목을 받아왔지만, 또 다른 화합물인 질화붕소(BN)가 독특한 구조적 특성으로 이러한 문제를 조용히 해결해 나가고 있습니다.

질화붕소는 슈퍼컴퓨팅 칩이 최고 속도로 작동할 수 있도록 하는 방열 코팅, 수천 섭씨 이상의 온도에서 로켓 엔진을 보호하는 보호층, 담금질 강철 가공을 위한 다이아몬드보다 단단한 공구 재료, 심지어 핵 방사능 탐지를 위한 핵심 재료로 사용되고 있습니다. 고온 안정성, 극한의 단열성, 초고열 전도성, 초경도 내마모성, 화학적 불활성이 결합된 다용도 소재인 BN이 바로 이 소재입니다.

이러한 탁월한 응용 분야를 뒷받침하는 것은 BN의 복잡한 결정 구조(동소체 형태)와 성능 간의 심오한 구조-특성 관계입니다. 이 글에서는 질화붕소가 원자 배열에서 어떻게 기적을 만들어내는지 살펴보고, 다양한 형태(육각형 h-BN 및 입방체 c-BN 등)의 성능 비밀을 밝히고, 제조 기술의 핵심 과제를 개괄하며, 미래 에너지, 정보 및 제조 분야의 중요한 과제를 해결할 수 있는 엄청난 잠재력을 탐구해 보겠습니다.

그림 1 로켓 엔진의 BN 응용 분야

2 개념 및 재료 구조

질화붕소(BN)는 붕소(B)와 질소(N) 원자가 1:1 비율로 구성된 이원 공유 화합물입니다. B-N 결합은 강한 공유 특성과 상당한 극성(전기 음성도 차이 ≈ 1.0)을 모두 나타내며, 결합 에너지가 C-C 결합을 초과하여 재료의 높은 안정성을 위한 토대를 구축합니다. BN의 고유한 가치는 원자 배열의 차이가 거시적 특성의 근본적인 변화로 이어지는 풍부한 동소성 특성에서 비롯됩니다.

육각형 질화붕소(h-BN) 는 가장 일반적인 형태로 흑연과 같은 층상 구조가 특징입니다. 붕소와 질소 원자는 반데르발스 힘에 의해 층간 결합이 유지되는 sp2 혼성화를 통해 육각형 고리를 형성합니다. 이 구조는 h-BN에 높은 이방성을 부여합니다. 평면 방향은 우수한 열전도도(≈400W/m-K), 기계적 강도 및 넓은 밴드갭 절연 특성(~6eV)을 나타내며, 층간 약한 상호작용은 1000°C 이상의 공기에서 안정적으로 유지되는 초저 마찰 계수(0.03-0.1)와 고온 윤활성을 부여합니다.

반면, 입방정 질화 붕소(c-BN) 와 우르츠자이트 질화 붕소(w-BN)는 3차원 공유 네트워크를 형성하기 위해 sp3 혼성화를 통해 구성되며, c-BN은 다이아몬드와 같은 사면체 구조(입방정 결정계)를, w-BN은 육각형 밀집 구조(육각 결정계)를 나타냅니다. 두 가지 모두 경도가 매우 높은 것으로 유명합니다(c-BN의 경도는 45~50GPa로 다이아몬드에 이어 두 번째로 높습니다). 또한 이 고밀도 구조는 거의 등방성에 가까운 높은 열 전도성(c-BN ≈ 750 W/m-K), 1400°C 이상의 열 안정성(불활성 대기에서), 넓은 밴드갭 반도체 특성(c-BN 밴드갭 ~6.4 eV)을 제공합니다.

그림 2 cBN, wBN, rBN 및 hBN의 구조

모든 BN 변형은 산, 알칼리 및 용융 금속에 의한 부식에 저항하는 탁월한 화학적 불활성을 나타냅니다. h-BN의 층상 슬립 특성과 c-BN/w-BN의 초경질 내마모성은 근본적으로 원자 결합 패턴과 결정 대칭성 측면에서 sp2 층상 구조와 sp3 공간 네트워크의 직접적인 영향에서 기인합니다. 이러한 구조와 성능의 상관관계는 질화붕소 소재 시스템을 이해하는 핵심 논리를 형성합니다.

표 1 다양한 구조 유형의 BN 비교

3 물리적 및 화학적 특성

3.1 열적 특성

질화붕소는 극한의 열 관리 애플리케이션에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 육방정 질화 붕소(h-BN)는 원자층 평면에서 그래핀에 필적하는 매우 높은 열 전도성(약 400W/m-K)을 보이는 반면, 수직 방향의 열 전도성은 현저히 감소합니다. 이러한 강력한 이방성으로 인해 방향성 방열 재료로 이상적인 선택이 될 수 있습니다. 반면 입방정 질화 붕소(c-BN)는 대부분의 금속을 능가하는 등방성 높은 열전도율(약 750W/m-K)을 나타냅니다. 더 중요한 것은 h-BN은 1000°C 이상의 산화 분위기에서 안정적으로 유지되는 반면, c-BN은 불활성 환경에서 1400°C 이상의 온도를 견딜 수 있다는 점입니다. 두 소재 모두 열팽창 계수가 매우 낮고 열충격 저항성이 뛰어나 고온 디바이스 열 차단 코팅 및 방열 기판의 재료 기반을 제공합니다.

3.2 전기적 특성

질화붕소의 넓은 밴드갭 특성은 전자 산업에서 질화붕소의 독특한 위치를 정의합니다. h-BN은 넓은 밴드갭 절연체(밴드갭 폭 ~6eV)로서 800kV/cm의 높은 파괴 전계 강도와 표면에 매달린 결합이 없어 2차원 트랜지스터(그래핀 및 이황화몰리브덴 장치 등)에 이상적인 유전체 층으로, 인터페이스 산란을 효과적으로 억제할 수 있는 특성을 지니고 있습니다. 반면에 c-BN은 6.4eV의 매우 넓은 밴드갭과 제어 가능한 p형 도핑 기능을 결합합니다. 고온에서 안정적인 반도체 특성으로 인해 심자외선 광전자 소자, 열악한 방사선 환경용 검출기, 고주파, 고전력 전자 부품을 개발할 수 있는 가능성이 열립니다.

3.3 기계적 특성

질화붕소는 강성과 유연성을 겸비하여 기계적 특성에서 극도의 차별화를 보입니다. h-BN의 층간 반데르발스 힘은 매우 낮은 마찰 계수(0.03-0.1)를 부여하여 고온 조건에서 이상적인 '고체 윤활제'가 됩니다. 진공 또는 불활성 환경에서는 흑연을 능가하는 마찰 성능을 발휘하기도 합니다. 한편, sp3 결합으로 형성된 c-BN의 3차원 네트워크는 다이아몬드에 이어 두 번째로 높은 45~50 GPa의 비커스 경도와 높은 열 안정성 및 독특한 화학적 불활성(철 그룹 금속 가공 시 흑연화를 촉매하지 않음)을 제공합니다. 이러한 특성 덕분에 c-BN 공구는 경질 합금 가공 분야에서 대체할 수 없는 이점을 제공합니다.

3.4 화학적 특성

질화붕소의 화학적 불활성은 부식성 환경에서의 생존을 위한 기초를 형성합니다. h-BN과 c-BN은 대부분의 산, 알칼리, 용융 금속(알루미늄, 구리, 강철 등)에 대해 탁월한 내성을 발휘합니다. h-BN은 900°C에서 용융 알루미늄 침식을 견딜 수 있어 기존 세라믹보다 훨씬 뛰어나며, c-BN은 고온의 철 기반 합금 접촉에서도 안정적으로 유지되므로 다이아몬드 공구에서 흔히 나타나는 탄소 확산 실패를 피할 수 있습니다. 이러한 '수동적' 특성 덕분에 용융 금속 용기 라이닝, 반도체 제조 소모품, 원자로의 중성자 흡수 부품의 주요 후보 재료로 꼽힙니다.

그림 3 실제 물 사용 환경에서 파이프의 스케일링을 줄이는 육각형 질화붕소 나노코팅

3.5 특수 기능적 특성

질화붕소의 독특한 특성은 첨단 기술 분야에서 새로운 길을 열어가고 있습니다. h-BN 단일 광자 소스(붕소 공석 컬러 센터)는 원자적으로 평평한 표면으로 위상 절연체와 같은 새로운 양자 상태에 대한 연구를 지원하여 양자 통신에 대한 가능성을 보여줍니다. c-BN 포논 극성자는 적외선의 서브파장 제어가 가능해 메타표면 기술에 새로운 길을 제시합니다. 또한 h-BN 나노 시트의 깊은 자외선 형광 특성은 바이오 마킹 및 위조 방지 코딩에 획기적인 발전을 제공하며, w-BN의 초고압 전기 전도성은 차세대 메카트로닉 변환기 소재를 지향합니다.

4가지 준비 방법

질화붕소의 합성 기술 체계는 결정 구조 제어와 응용 분야 성능 요구 사항을 중심으로 이루어집니다. 화학 기상 증착 (CVD)은 고성능 박막을 제조하는 핵심 방법으로, 가열된 기판 표면에서 기체 전구체(예: BCl3-NH3 시스템)의 반응을 통해 원자적으로 제어된 증착을 달성합니다. 플라즈마 강화 CVD는 400°C의 저온에서 비정질 BN 절연층(유전율이 1.16으로 낮음)의 성장을 가능하게 하고, 열 CVD는 대면적 육방정 질화붕소 단결정(예: 니켈 기판의 4×4cm^2 단층 h-BN)의 에피택셜 성장에 사용되어 나노미터 수준의 필름 두께 정밀도와 95% 이상의 순도를 달성할 수 있습니다. 그러나 산업화는 장비 비용과 증착률에 의해 제약을 받습니다.

다공성 BN 소재의 대량 생산에는 공간적 제약 효과로 인해 템플릿 방식이 주를 이룹니다. 이 중 하드 템플릿 방법은 메조다공성 실리콘/탄소를 스캐폴드로 사용한 후 붕소 소스(예: 붕소 아자이드) 함침, 고온 열분해(>800°C), 템플릿 에칭(HF 용액)을 거쳐 촉매 지지체 및 가스 흡착에 적합한 균일한 기공 크기(2-50nm)와 비표면적 1000m^2/g 이상의 메조다공성 BN을 얻는 방식입니다. 소프트 템플릿 방식은 작동이 간단하지만(계면활성제 자체 조립에 의존), 제품의 질서정연성이 낮아 적용에 제한이 있습니다.

산업용 미크론 크기의 BN 분말 합성은 주로 고온 열분해 방법에 의존합니다. 붕사-염화암모늄 방법은 암모니아 분위기에서 1200°C로 원료를 소결하여 연속 생산이 가능하다는 장점이 있지만 불순물 잔류물(탄소 포함)이 많이 발생하고, 붕사-요소 방법은 900~1100°C에서 질화 후 산 세척을 통해 정제하여 순도가95%를 달성하여 열 전도성 필러 및 윤활제의 주류 공정이 되었습니다. 유기 전구체 방법(예: 붕소 아자이드 분해)은 고순도 다공성 BN(>97% 순도)을 생산하지만, 원료 비용이 높아 고급 세라믹 응용 분야로 제한됩니다.

입방정 질화 붕소(c-BN)를 제조하려면 상 변형을 유도하기 위해 고압 고온(HPHT) 기술이 필요합니다. 촉매를 사용하지 않는 이 방법은 극한의 조건(11~12GPa, 1700°C)이 필요합니다. 산업계에서는 일반적으로 알칼리 금속 질화물(Li3N 등)을 촉매로 사용하여 압력을 5 GPa로, 온도를 1400°C로 낮추어 초경도 연마재 및 공구의 요구 사항을 충족하는 c-BN 입자(경도 45~50 GPa)를 합성합니다. 새로운 플라즈마 합성 방법은 400~600°C에서 N2-BH3 가스를 활성화하여 기판의 열 손상을 피하면서 c-BN 박막을 증착하며, 광학 코팅에 적합합니다.

프론티어 혁신은 대칭이 깨진 기판(Ni(520) 경사 계단 표면)을 사용한 경사 에피택셜 성장과 같은 정밀한 구조 제어에 초점을 맞춰 ABC 스태킹을 순차적으로 고정하여 4×4cm^2 마름모꼴 BN(rBN) 단결정 필름을 성공적으로 제조하는 데 중점을 둡니다. 이들의 강유전성(퀴리 온도 600°C 이상)은 전자 소자를 위한 새로운 길을 열었습니다.

방법 선택 및 산업화 논리

응용 분야 적응성: 열 전도성/윤활 애플리케이션에는 붕산염-요소법(저비용 h-BN 미세 분말)이 선호되고, 반도체 절연층에는 CVD 필름이, 초경도 공구에는 HPHT 합성 c-BN이, 양자 소자에는 에지 틸티드 에피택시를 통해 성장한 rBN 단결정이 연구되고 있습니다.

기술 진화: 현재 연구는 저온 공정(플라즈마 지원), 친환경 공정(저에너지 템플릿), 향상된 에피택셜 정밀도에 초점을 맞추고 있으며, 첨단 전자 및 에너지 시스템에서 BN의 채택을 주도하고 있습니다.

그림 4 육방정 질화붕소 나노시트 합성 장치의 개략도

5 실제 응용 분야와 최근의 획기적인 발전

5.1 산업 응용 분야

육방정 질화 붕소(h-BN)의 층상 구조는 독특한 평면 내 강한 결합/층간 약한 상호 작용 이중 특성을 부여합니다. 고온 기어와 항공우주 엔진에서 h-BN 분말은 층간 슬립을 통해 초저마찰 계수(0.03~0.1)를 달성합니다. 또한 800°C의 산화 환경에서도 안정적으로 유지되는 sp2 결합 네트워크를 통해 고온에서 고장이 발생하는 기존 윤활유의 문제점을 해결합니다. 다이아몬드와 유사한 sp3 3차원 공유 네트워크를 가진 입방정 질화 붕소(c-BN)는 다이아몬드에 이어 두 번째로 높은 경도(45-50 GPa)를 달성하고 담금질강 가공 시 다이아몬드처럼 철 촉매 흑연화를 거치지 않아 고경도 합금 가공에 필수적인 공구 재료로 활용되고 있습니다. 5G 칩 열 관리 분야에서 매우 높은 평면 내 열전도율(≈400W/m-K)을 가진 h-BN 플레이크는 폴리머 매트릭스에 내장되어 이방성 열 경로를 형성하여 국소 핫스팟 온도를 30% 이상 낮춥니다. 또한 넓은 밴드갭 절연 특성(~6eV)으로 전류 누출을 방지합니다.

5.2 전자 기기 원자재

전자 소자의 원료인 h-BN은 원자적으로 평평한 표면과 매달린 결합이 없기 때문에 2차원 전자 소자에 이상적인 유전체 기판입니다. 단층 그래핀을 h-BN 위에 놓으면 층상 구조의 차폐 효과로 인해 표면 전하 트랩 밀도가 10^10 cm^-2 미만이기 때문에 캐리어 이동도가 기존 SiO2 기판보다 10배 증가한 140,000 cm^2/(V-s)로 향상됩니다. 반면에 c-BN은 6.4 eV의 초광대역과 간접 밴드갭 특성을 활용하여 깊은 자외선 레이저(파장 <200 nm)에서 실온 레이저를 사용할 수 있게 합니다. 또한 3차원 격자의 붕소 공석 결함은 고에너지 입자를 포착하여 전기 신호 펄스로 변환할 수 있어 원자력 발전소 모니터링에서 실리콘 기반 장치보다 수명이 100배 긴 내방사선 검출기를 제작할 수 있습니다.

5.3 새로운 애플리케이션

원자로에서 h-BN의 붕소-10 동위원소는 중성자 흡수 단면적이 3,840 목표 ev에 달하며, 다층 구조로 가공하면 800°C의 고온에서 열 중성자를 효과적으로 포집하는 동시에 냉각수 부식에 저항하는 화학적 불활성을 유지할 수 있는 다공성 세라믹 몸체로 만들 수 있습니다. 양자 기술 분야에서 h-BN 격자의 붕소 공석 색 중심(VB-)은 85%의 양자 효율로 안정적인 단일 광자를 방출합니다. 층간 격리 환경은 디코히어런스 시간을 밀리초 수준까지 연장하여 상온 양자 저장 장치의 후보 물질이 될 수 있습니다. 로켓 엔진 노즐에서 h-BN 코팅은 표면의 sp² 링이 3,000°C 산화 화염 흐름에 저항하고 내부의 sp³ 결합 네트워크가 기본 합금의 열 확산을 차단하여 노즐 수명을 기존 실리콘 카바이드 코팅의 3배로 연장하는 등 경사 밀도화 구조를 통해 이중 보호를 달성합니다.

그림 5 질화붕소 원자로 제어봉

6 새로운 발견과 향후 집중 분야

6.1 주요 기술적 과제 및 솔루션

1. c-BN의 대면적 단결정 성장의 어려움

입방정 질화 붕소(c-BN)는 초경도 소재(경도 45-50 GPa)로서 절삭 공구 분야에서 다이아몬드를 대체할 수 있습니다(특히 철 그룹 금속 가공 시 촉매 없이 흑연화를 일으키지 않기 때문에). 그러나 단결정의 제조는 핵심적인 문제에 직면해 있습니다:

계면 응력 및 상 순도 문제입니다: 기존의 PVD/CVD 방법은 상 변형을 유도하기 위해 고에너지 이온 충격을 가해야 하므로 혼합 상(육각형 h-BN과 입방형 c-BN이 공존)과 필름 내 잔류 응력이 발생합니다. 또한 인터페이스에는 종종 비정질 질화 붕소(a-BN) 및 무질서한 층 구조(t-BN) 전이 층이 포함되어 결정 품질이 저하됩니다.

크기 제한: 고압 고온(HPHT) 방법은 극한의 조건(5-12 GPa, 1400-1700°C)이 필요하므로 고순도 c-BN 입자를 생산할 수는 있지만 웨이퍼 규모의 단결정 성장을 달성하기는 어렵습니다.

획기적인 방향:

에피택셜 성장 기술: 최근 연구에 따르면 다이아몬드 기판에서 원주형 에피택셜 c-BN 단결정 필름을 성장시켜 중간층 결함을 피할 수 있는 것으로 나타났습니다.

플라즈마 지원 CVD: 저온 플라즈마 강화 CVD(예: 350°C PECVD)는 플라즈마 조사 시간을 조절하여 결정성을 제어함으로써 대면적 성장의 잠재력을 제공합니다.

2. h-BN의 층간 열전도 메커니즘 최적화

육방정 질화 붕소(h-BN)는 400W/m-K에 달하는 높은 평면 내 열전도율을 보이지만 층간 열전도율이 충분하지 않아 수직 방열에 적용하는 데 한계가 있습니다. 주요 문제는 다음과 같습니다:

이방성 제약: h-BN의 층상 구조로 인해 평면 내 공유 결합이 강하고 층 간 반데르발스 힘이 약하여 열이 층을 가로질러 전달되기 어렵습니다.

지형에 따른 열 전도성 거동: 플레이크 형태의 h-BN은 수평 방향 열 방출을 최적화하지만 수직 방향의 충전 효율을 개선하려면 구형 입자가 필요하지만 구형 h-BN의 제조 공정은 복잡하고 비용이 많이 듭니다.

따라서 최적화 전략은 주로 다음과 같은 측면에 중점을 둡니다:

• 마이크로/나노 구조 설계:
  • 판형 h-BN: 이온성 액체 박리를 통해 초박형 나노시트(두께 10nm 미만)를 제조하여 층간 포논 수송 효율을 향상시키고 열 페이스트 성능을 30% 개선합니다.
  • 구형 h-BN: 고주파 플라즈마 기상 증착으로 구형 입자를 합성하여 배터리 냉각과 같은 수직 열 관리 애플리케이션에 적합한 고충진 복합 소재를 구현할 수 있습니다.
• 인터페이스 엔지니어링: 폴리머 매트릭스에서 h-BN 나노시트를 배향적으로 배열하여 국소 핫스팟 온도를 30% 이상 낮출 수 있는 5G 칩 방열 필름과 같은 이방성 열 전도 경로를 구성합니다.

3. 저비용 대량 생산

현재 BN 소재의 대량 생산 비용은 특히 고성능 형태(나노튜브 및 단결정 박막 등)의 경우 높은 편입니다:

비용 절감 경로

이온성 액체 박리 기술: 저렴한 이온성 액체를 기반으로 하는 방법으로 기존 방법의 3분의 1 수준으로 비용을 절감하면서 h-BN 나노시트를 대량 생산(수율 25%)할 수 있습니다.

연소 합성 방법: 붕산-우레아를 원료로 사용하여 900~1100°C에서 h-BN 미세 분말을 직접 합성하므로 고순도 가스에 대한 의존도가 낮고 산업용 윤활제 및 열전도성 필러에 적합합니다.

6.2 최첨단 연구 성과 및 방향성

1. 반데르발스 이종접합(h-BN/그래핀/전이 금속 디칼코게나이드)

h-BN은 2차원 헤테로 접합에서 절연 층으로서 중심적인 역할을 합니다:

광 검출기 혁신: 그래핀/MoS₂ 이종 접합에 h-BN 장벽 층을 삽입하면 암전류를 피코암페어 수준(0.07pA)으로 억제하고 응답 속도를 100배(0.3초 대 20초) 개선하며 FN 터널링 효과를 사용하여 광 생성 캐리어 수송을 향상시킬 수 있습니다.

양자 효과 조절: 다섯 층의 그래핀을 h-BN으로 정렬하면 무아레 초격자가 형성되어 그래핀에서 처음으로"분수 양자 변칙 홀 효과"(FQAHE)를 달성하여 제로 자기장 토폴로지 양자 컴퓨팅을 위한 플랫폼을 제공합니다.

장점:

h-BN의 원자적으로 평평한 표면은 인터페이스 산란을 줄여 그래핀 캐리어 이동성을 140,000cm^2/(V-s)10로 증가시킵니다.

넓은 밴드갭 특성(~6eV)으로 전류 누출을 차단하여 고주파 디바이스의 요구 사항을 충족합니다.

2. 질화붕소 나노튜브(BNNT)

BNNT는 탄소 나노튜브(CNT)의 C-C 결합을 B-N 결합으로 대체하여 고강도와 절연 특성을 결합한 소재입니다:

기계적 특성이 CNT를 능가합니다: 이론적 계산에 따르면 수율 강도가 더 높고 결함 내성이 강하며 알려진 단열 섬유 중 가장 높은 강도를 자랑합니다.

극한의 환경 안정성: 1000°C의 산화 환경에서도 구조적 안정성을 유지하여 CNT의 산화 임계값(~400°C)을 뛰어넘습니다.

적용 시나리오:

복합 재료의 상 강화: 폴리머 매트릭스(예: 에폭시 수지)에 충전하여 고온 안정성과 열 전도성을 향상시켜 우주선 열 관리 부품에 사용됩니다.

중성자 차폐 재료: 붕소-10 동위원소 중성자 흡수 단면적은 3,840 목표 엡실론에 도달하여 원자로 보호에 적합합니다.

그림 6 질화붕소 나노튜브

3. 붕소-질소 기반 양자 물질

B-N 결합의 동적 가역성은 양자 재료 설계에 새로운 차원을 제공합니다:

양자 광원: h-BN의 붕소 빈자리(VB-)는 85%의 양자 효율과 밀리초 수준에 이르는 디코히어런스 시간으로 안정적인 단일 광자를 방출하여 상온 양자 메모리의 기반을 마련합니다.

토폴로지 플랫 밴드 제어: 비스듬한 에피택셜 성장을 통해 강유전성(퀴리 온도 600°C 이상)을 달성하는 마름모꼴 BN(rBN) 단결정은 고차 평면 대역을 지원하며 비-아벨리안 아논을 생성할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

B-N 공유 고분자: 홍콩 시티 대학교는 요오드 도핑 후 인공 망막 시냅스 시뮬레이션을 위한 초저에너지 소자(3.3fJ/사이클)를 구현하는 B-N 결합을 사용하여 단결정 폴리머(예: CityU-15)를 합성했습니다.

7 결론

질화붕소(BN)는 붕소와 질소 원자로 구성된 이원 화합물입니다. 주로 육각형(h-BN) 및 입방체(c-BN)와 같은 동소체 형태로 존재합니다. h-BN의 층상 구조는 높은 평면 내 열전도율(약 400W/m-K)과 고온 윤활성을 부여하고, c-BN의 입방 구조는 초경도 특성(경도 45~50 GPa)과 넓은 밴드갭 반도체 거동(밴드갭 6.4 eV)을 제공합니다. 현재 당면 과제로는 대면적 단결정 c-BN 성장의 어려움, h-BN의 낮은 층간 열전도율, 대규모 생산과 관련된 높은 비용 등이 있습니다. 최첨단 연구는 반데르발스 이종 구조(예: h-BN/그래핀), 육각형 질화붕소 나노튜브(BNNT)의 기계적/중성자 차폐 특성, 붕소-질소 기반 양자 물질(예: 붕소 공석 색 중심 단일 광자 소스)에 초점을 맞추고 있습니다. 향후에는 제조 공정(예: 플라즈마 합성, 이온성 액체 박리)을 최적화하고 양자 제어 연구를 심화하여 전자, 원자력 및 양자 기술에서의 응용 분야를 발전시켜야 합니다.

첨단 소재 분야의 선도적인 공급업체인 스탠포드 어드밴스드 머티리얼즈는 연구와 산업 발전을 촉진하기 위해 고품질 질화붕소 제품과 전문가 지원을 제공하는 데 전념하고 있습니다.

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