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	N#[Al]
InChI	InChI=1S/Al.N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	50884
ChemSpider	81668
Безопасность
NFPA 704	0 1 0
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 (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 — ${\displaystyle {\mathsf {C_{6v}^{4}-P6_{3}mc}}}$.

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^{[источник не указан 1000 дней]}.
• Материал для керамики с высокой теплопроводностью (вместо токсичного оксида бериллия) — для подложек полупроводниковых компонентов.

Получение

Восстановлением Аl₂О₃ углём в атмосфере азота:

${\displaystyle {\mathsf {Al_{2}O_{3}+3C+N_{2}\ \xrightarrow {1600-1800^{\circ }C} \ 2AlN+3CO\!\uparrow }}.}$

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

${\displaystyle {\mathsf {N_{2}+2Al\ {\xrightarrow {800-1200^{\circ }C}}\ 2AlN}}}$

Пропусканием через расплавленный алюминий аммиак:

${\displaystyle {\mathsf {2Al+2NH_{3}\ {\xrightarrow {t>600^{\circ }C}}\ 2AlN+3H_{2}\!\uparrow }}}$

Ссылки

• Библиография 1995—1996 годов. Исследования применений нитрида алюминия Архивная копия от 29 мая 2007 на Wayback Machine

Эта страница в последний раз была отредактирована 27 мая 2023 в 22:24.