Нитрид алюминия

Запрос «AlN» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

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	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.
Медиафайлы на Викискладе

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 — ${\displaystyle {\mathsf {C_{6v}^{4}-P6_{3}mc}}}$.

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 прямой запрещённой зоны 6 эВ)^[1].
• Материалы из нановолокна^{[источник не указан 1603 дня]}.
• Материал для керамики с высокой теплопроводностью (вместо токсичного оксида бериллия) — для подложек полупроводниковых компонентов.

Получение

Восстановлением Аl₂О₃ углём в атмосфере азота:

${\displaystyle {\ce {Al2O3{}+3C{}+N2->[1600-1800~^{\circ }{\ce {C}}]2AlN{}+3CO}}}$.

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

${\displaystyle {\ce {N2{}+2Al->[800-1200~^{\circ }{\ce {C}}]2AlN}}}$.

Пропусканием аммиака через расплавленный алюминий:

${\displaystyle {\ce {2 Al{}+ 2 NH3 ->[t>600\ ^{{\ce {o}}}{\ce {C}}] 2 AlN{}+ 3{}H2 ^}}}$.