Нитрид алюминия
| Нитрид алюминия | |
|---|---|
 Al3+ N3− | |
 | |
| Общие | |
| Систематическое наименование |
нитрид алюминия |
| Хим. формула | AlN |
| Физические свойства | |
| Состояние | порошок от белого до светло-жёлтого цвета |
| Молярная масса | 40,9882 г/моль |
| Плотность | 3,260 г/см³ |
| Термические свойства | |
| Температура | |
| • плавления | 2200 °C |
| • кипения | 2517 °C |
| Уд. теплоёмк. | 740 Дж/(кг·К) |
| Теплопроводность | 285 Вт/(м·K) |
| Химические свойства | |
| Растворимость | |
| • в воде | разлагается |
| Оптические свойства | |
| Показатель преломления | 1,9–2,2 |
| Структура | |
| Координационная геометрия | тетраэдральная |
| Кристаллическая структура | типа вюрцита |
| Классификация | |
| Рег. номер CAS | 24304-00-5 |
| PubChem | 90455 |
| Рег. номер EINECS | 246-140-8 |
| SMILES | |
| InChI | |
| ChEBI | 50884 |
| ChemSpider | 81668 |
| Безопасность | |
| NFPA 704 | |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Нитри́д алюми́ния (алюмонитри́д) — бинарное неорганическое химическое соединение алюминия с азотом. Химическая формула — AlN.
История
Нитрид алюминия был впервые синтезирован в 1877 году, но только в середине 1980-х его важность для практического применения в микроэлектронике была оценена из-за относительно высокой для керамических материалов теплопроводности (70—210 Вт·м−1·K−1 — для поликристаллического материала, и до 275 Вт·м−1·K−1 — для монокристаллов). Этот материал представляет интерес как нетоксичная альтернатива оксиду бериллия. Кроме того, методы металлизации позволяют применять соединение в электронике вместо оксида алюминия.
Физические свойства
Нитрид алюминия — материал с ковалентными связями, имеющий гексагональную кристаллическую структуру типа вюрцита. Кристаллографическая группа для этой структуры — .
Химические свойства
Белый порошок или бесцветные прозрачные кристаллы. Медленно растворяется в горячих минеральных кислотах. Холодные НCl, H2SО4, HNO3 и царская водка действуют слабо, холодная HF не действует.
Концентрированные горячие растворы щелочей разлагают с выделением NH3. Вещество устойчиво к высоким температурам в инертных атмосферах.
На воздухе поверхностное окисление происходит выше 700 °C, и при комнатной температуре были обнаружены поверхностные окисленные слои толщиной 5—10 нм. Этот окисный слой оксида алюминия защищает от окисления до 1370 °C. Выше этой температуры происходит объёмное окисление материала.
Нитрид алюминия устойчив в атмосферах водорода и углекислого газа до 980 °C. Вещество медленно реагирует с неорганическими кислотами на границах кристаллических зёрен, также с сильными щелочами. Медленно гидролизуется в воде.
Применение
Относится к классу неоксидной керамики.
- Производство светодиодов (полупроводник с шириной прямой запрещённой зоны 6 эВ)[1].
- Материалы из нановолокна.
- Материал для керамики с высокой теплопроводностью (вместо токсичного оксида бериллия) — для подложек полупроводниковых компонентов.
Получение
Восстановлением Аl2О3 углём в атмосфере азота:
- .
![{\displaystyle {\ce {Al2O3{}+3C{}+N2->[1600-1800~^{\circ }{\ce {C}}]2AlN{}+3CO}}}](./f0c50debe86b0b752996c3b6e6d49bbc1dd5daeb.svg)
Также нитрид алюминия можно получить с помощью азотирования (без доступа кислорода) с порошком алюминия:
- .
![{\displaystyle {\ce {N2{}+2Al->[800-1200~^{\circ }{\ce {C}}]2AlN}}}](./32d476f741d0abe57b2cc10382a698f5d0478a46.svg)
Пропусканием аммиака через расплавленный алюминий:
- .
![{\displaystyle {\ce {2 Al{}+ 2 NH3 ->[t>600\ ^{{\ce {o}}}{\ce {C}}] 2 AlN{}+ 3{}H2 ^}}}](./7541a4e51097f4a225ffb9cc135cc9700713a52f.svg)
Примечания
- ↑ Hickman, Austin Lee; Chaudhuri, Reet; Bader, Samuel James; Nomoto, Kazuki; Li, Lei; Hwang, James C M; Grace Xing, Huili; Jena, Debdeep (1 апреля 2021). Next generation electronics on the ultrawide-bandgap aluminum nitride platform. Semiconductor Science and Technology. 36 (4): 044001. Bibcode:2021SeScT..36d4001H. doi:10.1088/1361-6641/abe5fd. ISSN 0268-1242. S2CID 233936255.