Перейти к содержанию

Нитрид алюминия

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Нитрид алюминия
     Al3+          N3−     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
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

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 был оценён из-за его относительно высокой для керамических материалов теплопроводности (70210 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. Методы металлизации позволяют применять соединение в электронике вместо глинозёма и оксида бериллия.

Физические свойства

Нитрид алюминия — материал с ковалентными связями, имеющий гексагональную кристаллическую структуру типа вюрцита. Кристаллографическая группа для этой структуры — [math]\displaystyle{ \mathsf{C_{6v}^4-P6_3mc} }[/math].

Химические свойства

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

Относится к классу неоксидной керамики.

  • Производство светодиодов (полупроводник с шириной запрещённой зоны 6 эВ).
  • Материалы из нановолокна[источник не указан 1455 дней].
  • Материал для керамики с высокой теплопроводностью (вместо токсичного оксида бериллия) — для подложек полупроводниковых компонентов.

Получение

Восстановлением Аl2О3 углём в атмосфере азота:

[math]\displaystyle{ \mathsf{Al_2O_3+3C+N_2 \ \xrightarrow{1600-1800^\circ C} \ 2AlN + 3CO\!\uparrow}. }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{N_2+2Al \ \xrightarrow{800-1200^\circ C} \ 2AlN} }[/math]

Пропусканием через расплавленный алюминий аммиак:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2Al+2NH_3 \ \xrightarrow{t\gt 600^\circ C} \ 2AlN+3H_2\!\uparrow} }[/math]

Ссылки