熱解氮化硼（PBN）是一種通過(guò)化學(xué)氣相沉積法（CVD）經(jīng)高溫?zé)峤夥磻?yīng)制備獲得的六方氮化硼，其主要特點(diǎn)是純度非常高，可以達(dá)到99.99%以上。

這種先進(jìn)材料具有優(yōu)異性能，它在高溫、高真空條件下，由氨和硼的鹵化物反應(yīng)沉積而成。既可以沉積成PBN薄板材料，經(jīng)機(jī)械加工成各種片、環(huán)、桿等產(chǎn)品，也可以直接沉積成坩堝、舟等薄壁容器，還可以沉積成薄膜，通過(guò)涂層對(duì)其它材料進(jìn)行改性。它與普通的熱壓氮化硼不同，不必經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的熱壓燒結(jié)過(guò)程，不添加任何燒結(jié)劑，因此獲得的產(chǎn)品具有以下顯著特點(diǎn)：

（1）無(wú)毒、無(wú)味；

（2）高純度，純度＞99.999%；

（3）高絕緣，電阻率＞10E15Ω.CM；

（4）高導(dǎo)熱，并具有優(yōu)異的各向異性；

（5）耐高溫，真空環(huán)境理論升華點(diǎn)＞2700℃；

（6）化學(xué)惰性，抗腐蝕；與大多數(shù)熔融金屬、半導(dǎo)體及其化合物不反應(yīng)；

（7）抗熱震性能良好，2000℃投入水中未見(jiàn)裂紋；

（8）表面光滑，無(wú)氣孔，與大多數(shù)半導(dǎo)體熔體不濕潤(rùn)。

PBN性能優(yōu)異，但由于其制備過(guò)程復(fù)雜漫長(zhǎng)、價(jià)格貴比黃金，前期僅應(yīng)用于高純化合物半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)和部分軍工器件等小眾領(lǐng)域。近年來(lái)，伴隨著PBN的技術(shù)進(jìn)步和成本降低，并恰逢半導(dǎo)體行業(yè)的蓬勃發(fā)展，催生了更加豐富的市場(chǎng)需求，如新型光電顯示面板蒸鍍、太陽(yáng)能薄膜蒸鍍、半導(dǎo)體分子束外延、半導(dǎo)體刻蝕等領(lǐng)域需求均實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。

分子束外延技術(shù)原理圖

注：分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，簡(jiǎn)稱MBE）:它是在超高真空的條件下，把一定比例的構(gòu)成晶體的各個(gè)組分和摻雜原子（分子）以一定的熱運(yùn)動(dòng)速度噴射到熱襯底表面來(lái)進(jìn)行晶體生長(zhǎng)的技術(shù)。熱解氮化硼用作生長(zhǎng)晶體的坩堝，這種超高真空、高溫的環(huán)境對(duì)材料要求極為苛刻。

由于PBN制備技術(shù)門(mén)檻高，產(chǎn)品高端應(yīng)用前期被國(guó)外壟斷，國(guó)內(nèi)涉足這個(gè)領(lǐng)域的企業(yè)不多，其中山東國(guó)晶新材料有限公司是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行PBN沉積技術(shù)研發(fā)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，小編近期實(shí)地拜訪了該企業(yè)，并近距離參觀了熱解氮化硼CVD產(chǎn)線。

粉體圈總經(jīng)理孫柯（左）、國(guó)晶總經(jīng)理劉汝強(qiáng)、粉體圈編輯吉純（右）

山東國(guó)晶新材料有限公司成立于2011年，屬于山東禹王集團(tuán)在新材料領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)布局，是一家集化學(xué)氣相沉積技術(shù)、單晶生長(zhǎng)技術(shù)、碳/碳復(fù)合材料制備技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)為一體的高新企業(yè)，擁有山東省中日新型氮化硼制品熱解技術(shù)合作研究中心、特種陶瓷及復(fù)合材料工程實(shí)驗(yàn)室兩大先進(jìn)研發(fā)中心。

國(guó)晶的主要產(chǎn)品為熱解氮化硼、熱解石墨坩堝、碳化鉭、碳化硅、碳/碳復(fù)合材料產(chǎn)品等，廣泛地應(yīng)用在半導(dǎo)體光電子、微電子、MBE、太陽(yáng)能光伏、粉末冶金等眾多領(lǐng)域。國(guó)晶的主要生產(chǎn)設(shè)備均為自主設(shè)計(jì)制造，現(xiàn)有69條CVD和CVI生產(chǎn)線，產(chǎn)能和市場(chǎng)占有率均處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

國(guó)晶熱解氮化硼產(chǎn)品實(shí)物圖

PBN板材與絕緣件

熱解氮化硼坩堝系列

國(guó)晶新材劉汝強(qiáng)總經(jīng)理透露，十年前，PBN等產(chǎn)品全部需要進(jìn)口，現(xiàn)如今在中國(guó)市場(chǎng)已看不到國(guó)外品牌的影子。國(guó)晶新材PBN的發(fā)展，代表著國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體精密陶瓷材料打破國(guó)外壟斷，奮力有為的一個(gè)縮影。

劉汝強(qiáng)還介紹，國(guó)晶新材軍工資質(zhì)齊全，先后承擔(dān)了多個(gè)裝備預(yù)研和軍品配套項(xiàng)目，成功實(shí)現(xiàn)軍用PBN材料的國(guó)產(chǎn)化替代，并主持起草了《微波電子管用氮化硼陶瓷規(guī)范》國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)，打破了美國(guó)對(duì)我國(guó)軍用PBN材料的封鎖，為中國(guó)制空權(quán)、制海權(quán)的裝備發(fā)展和國(guó)防安全做出了貢獻(xiàn)。

國(guó)晶歷時(shí)10年的時(shí)間，長(zhǎng)期投入、持續(xù)改進(jìn)，目前技術(shù)業(yè)已成熟，達(dá)到了國(guó)內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先，擁有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專有技術(shù)，并與中科院、國(guó)防科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等國(guó)內(nèi)多家科研單位建立了良好的合作關(guān)系。

劉汝強(qiáng)說(shuō)，國(guó)晶新材新一階段的任務(wù)，就是著眼于半導(dǎo)體客戶需求，由提供材料向提供材料方案轉(zhuǎn)型，突破材料復(fù)合的技術(shù)，發(fā)揮材料特性，以更好地服務(wù)半導(dǎo)體行業(yè)，向著推動(dòng)材料變革，引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)步的方向前進(jìn)。

作為全球電子產(chǎn)品制造大國(guó)，我國(guó)半導(dǎo)體需求量穩(wěn)步上升，已成為全球半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Γ?jīng)過(guò)國(guó)家這幾年政策上的大力推行，目前半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展已進(jìn)入快車(chē)道，一派欣欣向榮。而熱解氮化硼作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的特種新材料，乘著這場(chǎng)東風(fēng)，無(wú)疑也正面臨著最佳的發(fā)展時(shí)機(jī)，國(guó)晶經(jīng)多年的沉淀積累，始終走在技術(shù)開(kāi)拓創(chuàng)新的前沿，也將繼續(xù)作為熱解氮化硼產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)航者，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全面國(guó)產(chǎn)化提供一份中堅(jiān)力量。

粉體圈 小吉