氮化锂的应用

氮化锂是一种快离子导体且其电导率比其他无机的锂盐都高，已有许多研究是针对氮化锂作为电池固体电极及阴极材枓的应用。

以氮化锂为基，制备了一系列锂快离子导体。对它们的物相组成进行分析鉴定，研究 它们的离子电导、分解电压 、电导率等电化学性能并以此材料组装了实验电池进行了放电试验。研究表明：氮化锂电基二元系 (Li3N一 LiCl) 已 形成 Li9N2Cl3 化合物，它的分解电压达到 2.5V 以上，电导率在25℃时为1.3×10-5 Scm-1。

作为快离子导体材料应具备有较高的分解电压，较低的电子电导，较高的离子电导率和较好的化学稳定性。许多锂的快离子导体具有上述特性，它可用来制造性能优越的全固态电池，用作计算器、照相机闪光灯、电子表以及日益增多的电子设备和电子产品的电源；除此之外锂离子导体还可用来制造特殊的离子器件；人们曾设想用锂快离子导体材料建造大型储（电）能堆 、 当大城市深夜用电低峰期，多余的电可充入储能站，当用电高峰期又源源不断地给电网送电。由于锂快离子导体有着广阔的应用前景，引起了人们极大的兴趣，并为寻找更好的锂快离子导体开展了广泛深入的研究工作。

Li3N分解电压仅 0.44 V (25℃)，这样它的实际应用就受到了限制。因此对 Li3N 的改造、合成 Li3N基二元、三元系列离子导体材料成为必要。一种改进方法是：将研磨好的 Li3N 粉末与适量的无水 LiCl 粉末 (2 : 3 摩尔比 ) 混合均匀，在压片机上压片后装入镍舟，置 于合成装置中，氮气作保护气氛，加热至 600 ℃(90 分钟)，得到灰白色的Li9N2Cl3 固体粉末。从电化学实验的研究中发现，由 Li3N 加入 LiCl 制得的Li9N2Cl3 化合物分解电压从0.4 V提高到2.5 V以上。 除用作固体电解质外，氮化锂还是六方氮化硼转化为立方氮化硼的有效催化剂。

1987 年日本学者利用超高压高温条件下晶种法通过掺 Si 获得了粒径 2 mm、形状不规则的 N-型 cBN 单晶体，然后又在该晶体表面二次高压生长了掺Be 的 P-型 cBN 单晶体，最后通过切割研磨获得了 cBN 同质 P-N 结。

国内也有类似的合成实验，实验是在国产 DS-029B 型六面顶压机上完成的。为了研究触媒/添加剂对高压合成 cBN 样品形 状的影响，实验采用纯度为 99%的 hBN 作初始原料, 以自制的氮化锂 Li3N 、氢化锂 LiH 为触媒，以商业 99%纯度的氨基锂 LiNH2 为添加剂。实验前首先将六方氮化硼(hBN)在真空条件下保持 100 ℃烘干 12 h，以除去原料中吸附的水分和气体，然后按一定比例将初始原料 hBN与 LiH、 Li3N、LiH +Li3N、LiH+LiNH2 、Li3N + LiNH2 均匀混合，并压制成直径 15.3 mm、高 6 mm 的 圆柱。实验中所用的 合成压力为4.0～ 6.0 GPa，温度 1400～ 1900 ℃、保温时 间10～20min。实验结束后缓慢卸压，取出样品经酸、碱处理，漂洗过滤后得到cBN 晶体。

除上述实验以外，以传统的相变法为基础，通过研究以氮化锂为触媒，六角氮化硼为原料，通过添加不同的添加剂合成立方氮化硼。借助X-光衍射技术、拉曼衍射技术等等对实验产物进行分析和表征，可以得到不同添加剂会对体系产生不同的影响。对氟化氨对氮化锂和六角氮化硼体系合成立方氮化硼过程中的影响进行分析，借助X-光衍射技术对合成产物进行分析，发现氟化氨虽然会消耗触媒氮化锂，但是同时产生附加产物氨气，它可以降低合成实验的压力。分析氢化锂对氮化锂和六角氮化硼体系合成立方氮化硼过程中的影响，借助X-光衍射技术和拉曼衍射技术对合成产物进行分析，得到氢化锂会和六方氮化硼反应生成了触媒氮化锂、氨气和单质硼原子，单质硼原子具有使晶体颜色变黑并抑制晶体沿(111)面生长的结果。

关于触媒组装对合成结果的影响可作如下讨论：如果认为立方氮化硼 的生成过程首先是在高温高压下触媒向邻近的六方氮化硼中扩散反应，生成某种中间化合物。后者可 以溶解余下的六方氮化硼而成为一种溶媒熔体，随着温度和压力进入立方氮化硼稳定区，该熔体中被溶解的以单个或许更可能的是以某种集团形式存在氮硼离子，由于浓度达到 过饱和，将按立方氮化硼的结构结晶析出。随着这些离子或者离子集团通过溶媒熔体向析出的立方氮化硼晶体上不断的 扩散沉积，该晶体将不断得到长大，直至过程停止为止。 有机发光器件(Organic Light-Emitting Device, OLED)具有全固态、主动发光、视角宽、响应速度快(<1 μs)、工作温度范围大(-45 ℃ ～ +85 ℃)以及可制作柔性衬底上、单位功耗小等优点，因此被业界视为下一代的主流显示和照明技术之一。各种新型有机半导体材料和新型有机器件结构的应用, 使 OLED 性能和产业化都取得了重大的进步。

由于 OLED 中电子传输材料的最低未占轨道(Lower Unoccupied Molecular Orbital, LUMO)能级大概在 3eV 左右，因此对应的有机 n 掺杂剂材料不易找到，即便找到也往往在空气中不稳定，材料合成及器件制作时需要放置在保护性气体中才可以。因此，有机半导体材料的n 型掺杂多采用无机掺杂剂材料，如金属锂、金属铯被应用于 OLED 的 n 型掺杂中, 之后的一些Li 和C s 的化合物材料也被用作n 掺杂剂使用，但是有机半导体材料的n 型掺杂的发展仍滞后于 P型掺杂, 因此寻找新的n 型掺杂剂材料，提高n 型掺杂效果的工作极为迫切。

采用氮化锂( Li3N )作为 n 型掺杂剂掺入到电子传输材料tris(8-hydroxy quinoline) aluminium(Alq3)层中以提高OLED 器件的性能.已经有文献报道 Li3N 作为电子注入层与阴极之间的缓冲层可以提高器件的性能。在蒸镀过程中，Li3N 分解为 Li 和 N2，只有 Li 可以沉积在器件，N2对器件性能也没有不良的影响。实验表明经 Li3N 掺杂的 Alq3 层作为电子注入层，应用于 OLED 中可以有效的高OLED 的效率，并且能降低器件的工作电压。