坩堝（Crucible）是化工行業中使用的一種杯狀器皿，最早使用于煉金術實驗，用途是盛液體或固體進行高溫加熱，是保證化學反應順利進行的基礎。坩堝的材料要求耐熱、堅固，而且在高溫下也不易發生化學反應，歷史上最早的坩堝是用黏土制成的，發展到現代已經可以由任意能夠熔化或改變其內容物的材料組成，如石英陶瓷、剛玉、氮化硼、氧化鋯、石墨以及鉑、鎳、鉻等金屬。

其中氮化硼(Boron Nitride)是一種具備廣闊應用前景的先進陶瓷材料，是由氮原子和硼原子所構成的晶體，化學組成為43.6%的硼和56.4%的氮，具有四種不同的變體：六方氮化硼（HBN)、立方氮化硼(CBN)、菱方氮化硼（RBN）、纖鋅礦氮化硼(WBN)。

六方氮化硼粉體

由于氮化硼材料具有與石英(quartz)相當的熱膨脹系數，但是熱導率足足是后者的10倍，因此抗熱震性能相當優良，可以降低因溫度迅速變化而導致破裂的風險，在20~1200℃循環數次也毫無問題。另外，氮化硼與酸、堿、玻璃及大多數金屬不起反應，機械強度低，只比石墨略高，但在高溫下不會有負載軟化現象，可用一般金屬加工機臺加工，因此確實適合用作熔煉、蒸發金屬的坩鍋、器皿、液態金屬輸送管及鑄鋼用的模具。

氮化硼坩堝的分類

  氮化硼目前市面上氮化硼坩堝分成兩種：

1.PBN坩堝

通常是采用含硼氣體（BCl₃或B₂H₆）當原料，以化學氣相沈積法方式制作，不過因B₂H₆有劇毒，目前多以BCl₃為原料。這當中含硼氣體經過熱解（1500~1800℃）與NH₃在高溫反應室內反應成氮化硼固體，化學方程式如下。因為反應中有發生熱解反應，因此又稱為熱解氮化硼坩堝（俗稱PBN坩堝）。

BCl₃+NH₃=BN+HCl

PBN材料的生長過程類似于“落雪”，即反應中生長的六角形BN小雪片不斷地堆落在加熱的石墨基體（芯模）上，隨著時間的延長，堆積層在加厚，即形成了PBN的殼體，脫模取下即是獨立的、純的PBN部件，留于其上即是PBN涂層。

由于PBN坩堝不必經過傳統的熱壓燒結過程，無須添加任何燒結劑，因此具有很高的純度（99.99%以上），在真空下的使用溫度高達1800度，氣氛保護下使用溫度最高可達2100℃，（一般用氮氣或者氬氣），使用在蒸鍍/分子束磊晶（MBE)/GaAs長晶等用途居多。另外，因沉積速度很慢，因此PBN坩堝價格相當昂貴（多為小尺寸坩堝）。

2.燒結BN坩堝

燒結BN坩堝是采用六方晶系的氮化硼與助燒結劑（Y₂O₃等）當原料，成型后經高溫燒結制作，同樣也具有良好的耐熱性、熱穩定性、導熱性、高溫介電強度，能夠抵抗大部分熔融金屬的浸蝕。

不過由于燒結BN坩堝當中含有助燒結劑（1~6wt%），因此純度不如PBN坩堝高。但是價格相對便宜許多，適合制作大尺寸坩堝，其在氬氣或氮氣這類惰性氣體中，使用最高溫度為2800℃；在氧氣中的穩定度較差，只能使用在900℃以下。

氮化硼坩堝的應用

總而言之，氮化硼坩堝雖然成本上會偏高一些，但因為它有很好的熱沖擊特性、耐腐蝕、潤滑性、高溫絕緣性及高溫不反應性等優點，因此在特定領域相當實用。

比如說介于P-BN優秀的化學穩定性以及上述中的高溫絕緣特性、導熱性高、熱膨脹性低性能，它就非常適合作為在半導體制程等嚴格的環境條件下所使用的材料，如三五族半導體砷化鎵、磷化鎵、磷化銦。同時，由于氮化硼坩堝具有良好的機械加工性能、極高的高溫電阻和介電強度，因此還可用于制作各種加熱器之絕緣材料或玻璃治具，加熱管管套與高溫、高頻、高壓散熱材料。

資料來源：

熱解氮化硼增鍋材料生長與性能，趙風鳴。

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