二硼化锆(ZrB2)靶材基本信息
分子式：ZrB₂
纯度：99.5%
CAS号：12045-78-2
摩尔质量：112.85 g/mol
密度：6.09 g/cm³
熔点：~3245℃(超高温陶瓷 UHTC 代表之一)
沸点：分解：>2800–3000℃;推算沸点：~5000–5500℃(估算)
溶解性(水)：难溶难熔超高温陶瓷，常温下对水、酸、碱基本惰性
二硼化锆(ZrB2)靶材产品概况
二硼化锆(ZrB₂)基本性能
① 基本标识
项目 内容
化学式 ZrB₂(二硼化锆)
CAS No.12045-78-2
分子量 112.85 g/mol
晶体结构 六方晶系，AlB₂型(空间群 P6/mmm)，a≈3.169 Å，c≈3.530 Å
理论密度 6.09 g/cm³
② 热学性能
项目 数值
熔点 3245～3260℃(超高温陶瓷 UHTC)
导热系数 60～100 W/(m·K)(室温，随纯度升高增大)
热膨胀系数(CTE) (5.5～6.0)×10⁻⁶ /K(25～1000℃)
比热容 ~50 J/(mol·K)(室温)
空气中抗氧化上限 ~1200℃(>此温生成 ZrO₂ + 液态 B₂O₃ 失去保护)
真空/Ar 使用上限 长期 ≤1800～2000℃;短时可达 ~2500℃(B 选择性挥发)
③ 力学/物理性能
项目 数值
维氏硬度(HV) 22～28 GPa(载荷 0.5～1 kg)
弹性模ulus(E) 440～480 GPa
断裂韧性(K_IC) 3.0～4.5 MPa·m¹ᐟ²(取决于致密度/晶界)
泊松比 ~0.13～0.18
④ 电学/电磁性能
项目 数值
电阻率(室温块体) 9～15 µΩ·cm(金属性导电，UHTC 中较优)
Seebeck 系数 小负值(n‑型载流子，金属行为)
超导转变温度(Tc) ~5.5 K(块体)，薄膜略低(3～5 K)
⑤ 化学性能
项目 说明
水 不溶，细粉吸湿表面→ZrO₂ 壳
稀酸(HCl/HNO₃) 室温耐蚀，不溶
HF 可溶(Zr⁴⁺ 与 F⁻ 形成 [ZrF₆]²⁻)
热浓 H₂SO₄/HNO₃ 缓慢氧化分解
熔融碱(NaOH/KOH) 分解(分析用碱熔)
常见气氛 耐 N₂、Ar、H₂(≤2000℃);空气中 >1200℃ 氧化
二硼化锆(ZrB2)靶材产品应用
二硼化锆(ZrB₂)薄膜属于导电难熔陶瓷薄膜(UHTC film)，工业上不用于电阻或光学增透，主要用途集中在以下几个方向：
① 扩散阻挡层 / 半导体势垒层(研究较多)
ZrB₂ 膜热稳定性高(>800℃ 仍稳相)，可作 Cu/Al 互连与 Si/SiO₂ 之间的扩散势垒(类似 TaN/TaB₂ 但成本更低);
B 可捕获氧，对轻微 O 渗入有一定容忍度;
实际大规模 IC 仍以 TaN 为主，ZrB₂ 多见于 新型阻挡层研究或功率器件。
② 硬质/耐磨/抗氧化保护膜
显微硬度 HV 20–28 GPa，膜致密时对基底有耐磨减摩 + 抗氧化(至 ~1000℃ 短时)保护作用;
可做 切削刀具、模具微型件的表面陶瓷膜或过渡层(常与 TiN / AlTiN 做多层)。
③ 高温电极 / 欧姆接触膜
低电阻率(块体 9–15 µΩ·cm，膜 ~20–50 µΩ·cm 依致密度)→ 可作高温真空/惰气环境下的导电电极膜;
优于 Pt/Au 在含 B/C 环境中耐侵蚀，部分 MEMS 加热元件有研究应用。
④ 超导薄膜研究(学术向)
ZrB₂ 块体 Tc≈5.5 K，薄膜略低(3–5 K)，用于超导异质结、超导电子器件基础研究，非工业量产。
⑤ 缓冲层 / 籽晶层
在 SiC / C / 陶瓷基板上作 外延生长籽晶层(某些 UHTC 多层体系)，或金属/陶瓷梯度过渡层。
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京公网安备 11010702002294号
