Нитрид алюминия
Нитри́д алюми́ния (алюмонитри́д) — бинарное неорганическое химическое соединение алюминия с азотом. Химическая формула — AlN.
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. |
История
Нитрид алюминия был впервые синтезирован в 1877 году, но только в середине 1980-х его важность для практического применения в микроэлектронике был оценен 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. 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 — .
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 запрещённой зоны 6 эВ).
- Материалы из нановолокна.
- Материал для керамики с высокой теплопроводностью (вместо токсичного оксида бериллия) — для подложек полупроводниковых компонентов.
Получение
Восстановлением Аl2О3 углем в атмосфере азота:
Также нитрид алюминия можно получить с помощью азотирования (без доступа кислорода) с порошком алюминия:
Пропусканием через расплавленный алюминий аммиак: