六硼化镧的特性
六硼化镧属于CsCI型立方原始格子，镧原子占据立方体的八个顶角，六个硼原子构成八面体并且位于立方体的中心。六硼化镧中硼原子之间形成共价键，键能很高，键强很大，键长较短，使六硼化镧的结构紧密，也使得六硼化镧具有较高的熔点，其熔点达到2210℃[1]。
图1 六硼化镧的外观
图2 六硼化镧的晶体结构
六硼化镧的具体特性如下[1]：
①蒸发低，由于六硼化镧的晶体结构稳定，硼原子之间形成共价键，键能很高、键强很大，这种稳定的晶体结构使得六硼化镧中的原子难以脱离晶格，从而减少了蒸发的可能性。
②高导电性，在六硼化镧中，硼原子成键时不足的电子由镧原子提供，使得La-B是金属键。金属键的特点是电子具有离域性，电子可以在整个晶体中自由穿梭，这极大提高了六硼化镧的导电性能，同时镧的价电子数为3，参与成键时只需2个电子，剩下的1个电子成为自由电子，该能够自由移动。综上两点，使得六硼化镧具有高的导电性。
③具有稳定的化学性质，常温下不与水、氧气以及盐酸发生反应，在空气中的稳定性良好，使用过程中的表面沾污可用真空热处理来复原。在室温下，六硼化镧只与硝酸与王水发生反应。在有氧气的氛围下，温度达到600至700℃时才会发生氧化反应。在真空氛围中，六硼化镧易与其他物质或气体反应，形成低熔点的物质，在高温下，形成的物质会不断蒸发使六硼化镧晶体低逸出功面暴露在发射面上，这使得六硼化镧具有优异的抗中毒能力。
④强补充能力，当六硼化镧被加热到较高的温度时，六硼化镧热阴极表面的镧原子会随之蒸发而产生空位，但六硼化镧内部的晶格会扩散出金属原子，使得硼框架结构保持不变。
六硼化镧的制备方法
六硼化镧阴极材料可以分为六硼化镧单晶材料和多晶六硼化镧，其中六硼化镧单晶材料的内部缺陷少，无多余晶界，发射性能整体优于多晶六硼化镧，但是由于六硼化镧单晶材料制作工艺复杂、生产成本高、技术难度大，难以满足对高性能阴极材料的迫切需求。现有技术中也指出，烧结致密的多晶六硼化镧发射性能也可达到六硼化镧单晶材料的水平，且相比于六硼化镧单晶材料，多晶六硼化镧的制作工艺相对简单，对设备的要求相对更低，已经成为应用最为广泛的一种阴极材料。下面是一种多晶六硼化镧制备方法的步骤[2]：
称取质量分数为99.9%、粒径为4 μm的六硼化镧粉末和质量分数为百分之0.1%、粒径为4 μm的高纯球形镍粉，将六硼化镧粉体和球形镍粉的混合粉体置于聚氨酯球磨罐中，采用直径为10 mm、8 mm和5 mm的氧化锆磨球作为研磨介质，于保护气中全方位行星球磨14 h，制得球磨粉末，保护气为氮气和氩气的混合气体，其中，氮气占比80%，其余为氩气；将球磨粉末取出后置于电热真空烘箱中95℃干燥24 h，然后将粉末取出置于超声波振动筛分仪上过筛，振动筛分频率为18 KHz，收集2 μm以下的粉末；将筛分后获得的粉末置于垫有石墨纸的石墨模具中，然后将模具置于热压烧结炉中，抽真空至1×10-2pa，然后进行梯度热压烧结，具体烧结条件为：a）5℃/min的速率匀速升温至600℃，同时施加60 Mpa的轴向压力，保压烧结90 min；b）10℃/min的速率匀速升温至1400℃，同时施加90 Mpa的轴向压力；c）保压条件下，以5℃/min的速率匀速升温至1700℃并保温90 min；d）以10℃/min的速率匀速降温至800℃并以0.3 Mpa/min的速率匀速泄压至20 Mpa；e）泄压至0 Mpa后，随炉自然冷却，制得。
参考文献
[1] 祁康成. 六硼化镧场发射特性研究[D]. 电子科技大学, 2008.
[2] 成都斯锐克科技有限公司. 一种多晶六硼化镧及其制备方法和应用: 202510313126.2[P]. 2025-10-24.