Нитри́д алюми́ния (алюмонитри́д) — бинарное неорганическое химическое соединение алюминия с азотом. Химическая формула — AlN.

Нитрид алюминия
Изображение молекулярной модели
 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
Рег. номер EINECS 246-140-8
SMILES
 
InChI
ChEBI 50884
ChemSpider
Безопасность
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondОгнеопасность 0: Негорючее веществоОпасность для здоровья 1: Воздействие может вызвать лишь раздражение с минимальными остаточными повреждениями (например, ацетон)Реакционноспособность 0: Стабильно даже при действии открытого пламени и не реагирует с водой (например, гелий)Специальный код: отсутствует
0
1
0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

История

править

Нитрид алюминия был впервые синтезирован в 1877 году, но только в середине 1980-х его важность для практического применения в микроэлектронике был оценён из-за его 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

править

Нитрид алюминия — материал с ковалентными связями, имеющий гексагональную кристаллическую структуру типа вюрцита. Кристаллографическая группа для этой структуры —  .

Химические свойства

править

Белый порошок или бесцветные прозрачные кристаллы. Медленно растворяется в горячих минеральных кислотах. Холодные НCl, H24, 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

править

Относится к классу неоксидной керамики.

  • Производство светодиодов (полупроводник с шириной прямой запрещённой зоны 6 эВ)[1].
  • Материалы из нановолокна[источник не указан 1233 дня].
  • Материал для керамики с высокой теплопроводностью (вместо токсичного оксида бериллия) — для подложек полупроводниковых компонентов.

Получение

править

Восстановлением Аl2О3 углём в атмосфере азота:

 .

Также нитрид алюминия можно получить с помощью азотирования (без доступа кислорода) с порошком алюминия:

 .

Пропусканием аммиака через расплавленный алюминий:

 .

Примечания

править
  1. Hickman, Austin Lee; Chaudhuri, Reet; Bader, Samuel James; Nomoto, Kazuki; Li, Lei; Hwang, James C M; Grace Xing, Huili; Jena, Debdeep (2021-04-01). "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.

Ссылки

править