Aluminijev nitrid

Aluminijev nitrid je spojina aluminija in dušika s formulo AlN. Njegova vurcitna faza (v-AlN) je polprevodnik s širokim prepovedanim pasom, pri sobni temperaturi 6,01-6,05 eV, in možno uporabnostjo v daljnji ultravijolični optični elektroniki.

Aluminijev nitrid^[1]

Identifikatorji
Številka CAS	24304-00-5
3D model (JSmol)	Interaktivna slika
ChEBI	CHEBI:50884
ChemSpider	81668
ECHA InfoCard	100.041.931
EC število	246-140-8
PubChem CID	90455
RTECS število	BD1055000
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID8066977
InChI InChI=1S/Al.N Key: PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N InChI=1/Al.N/rAlN/c1-2 Key: PIGFYZPCRLYGLF-PXKYIXAJAH
SMILES [Al]#N
Lastnosti
Kemijska formula	AlN
Molska masa	40,9882 g/mol
Videz	bela do bledo rumena trdnina
Gostota	3,260 g/cm3
Tališče	2.200 °C (3.990 °F; 2.470 K)
Vrelišče	2.517 °C (4.563 °F; 2.790 K)
Topnost v vodi	uprašen z vodo raegira, monokristaliničen je netopen
Topnost	z etanolom reagira
Prepovedani pas	6,015 eV [2]
Mobilnost elektronov	~300 cm2/(V·s)
Toplotna prevodnost	285 W/(m·K)
Lomni količnik (nD)	1,9 – 2,2
Struktura
Kristalna struktura	heksagonalna
Prostorska skupina	C6v4-P63mc
Koordinacijska geometrija	tetraedrična
Termokemija
Specifična toplota, C	30,1 J/mol K
Standardna molarna entropija So298	20,2 J/mol K
Std tvorbena entalpija (ΔfH⦵298)	318 kJ/mol
Gibbsova prosta energija (ΔfG˚)	287,4 kJ/mol
Nevarnosti
NFPA 704 (diamant ognja)	0 1 0
Če ni navedeno drugače, podatki veljajo za material v standardnem stanju pri 25 °C, 100 kPa).
Sklici infopolja

Zgodovina

Aluminijev nitrid so prvič sintetizirali leta 1877. Njegovo uporabnost v mikroelektroniki zaradi relativno visoke toplotne prevodnosti za električno izolacijsko keramiko so odkrili šele v 1980. letih. Toplotna prevodnost polikristaliničnega nitrida je 70–210 W•m⁻¹•K⁻¹, posameznih kristalov pa celo 285 W•m⁻¹•K⁻¹. ^[3]

Kemijske lastnosti

Aluminijev nitrid je v inertni atmosferi stabilen tudi pri visokih temperaturah in se pri 2800 °C raztali. V vakuumu pri ~1800 °C razpade. Na zraku začne pri 700 °C na površini oksidirati. 5-10 nm debel površinski sloj oksidov lahko nastane že pri sobni temperaturi in ščiti snov pred nadaljnjo oksidacijo do temperature 1370 °C. Nad to temperaturo se začne splošna oksidacija. V atmosferi vodika ali ogljikovega dioksida je obstojen do 980 °C.^[4]

V anorganskih kislinah se počasi raztaplja, najprej na mejnih ploskev med zrni, v močnih alkalijah pa se raztapljajo zrna nitrida. V vodi počasi hidrolizira. Odporen je na taline večine soli, vključno s kloridi in kriolitom.

Proizvodnja

AlN se proizvaja z redukcijo aluminijevega oksida z ogljikom pri visoki temperaturi ali z neposrednim nitriranjem aluminija. Z dodatki za sintranje, kakršna sta Y₂O₃ ali CaO, in vročim stiskanjem nastane gost, tehnično uporaben material.

Uporaba

Aluminijev nitrid se uporablja predvsem v

• optični elektroniki
• dielektričnih slojih v optičnih medijih za shranjevanje podatkov
• elektronskih substratih in nosilcih čipov, kjer je bistvena visoka toplotna prevodnost
• vojaških aplikacijah
• talilnih lončkih za rast kristalov galijevega arzenida
• proizvodnji jekla in polprevodnikov