Nitrid hliníku - Aluminium nitride

Nitrid hliníku
Jména
	Ostatní jména Nitrid hliníku
Identifikátory
Číslo CAS
3D model ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Informační karta ECHA	100,041,931
Číslo ES
Reference Gmelin	13611
PubChem CID
Číslo RTECS
UNII
Řídicí panel CompTox ( EPA )
	InChI InChI = 1S / Al.N Klíč: PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N ; InChI = 1 / Al.N / rAlN / c1-2 Klíč: PIGFYZPCRLYGLF-PXKYIXAJAH ;
	ÚSMĚVY [AlH2-] 1 [N +] 47 [AlH-] 2 [N +] [AlH-] 3 [N +] 8 ([AlH2 -] [NH +] ([AlH2-] 4) [AlH2-] 6) [AlH- ] 4 [N +] [AlH-] 5 [N +] 6 ([AlH2-] 6) [Al-] 78 [N +] 78 [AlH -] ([NH +] 69) [NH +] 5 [AlH2 -] [NH + ] 4 [AlH-] 7 [NH +] 3 [AlH2 -] [NH +] 2 [AlH-] 8 [NH +] 1 [AlH2-] 9; [AlH2-] 1 [NH +] ([AlH2-] 6) [AlH2 -] [NH +] 7 [AlH-] 2 [N +] [Al-] 3 ([N +] [AlH-] 9 [N +] 5) [N +] 18 [Al-] 45 [N +] [AlH-] 5 [NH +] 6 [Al-] 78 [N +] 78 [AlH2 -] [NH +] 5 [AlH2 -] [N +] 4 ([AlH2- ] [NH +] 9 [AlH2-] 4) [AlH-] 7 [N +] 34 [AlH2 -] [NH +] 2 [AlH2-] 8;
Vlastnosti
Chemický vzorec	Al N
Molární hmotnost	40,989 g / mol
Vzhled	bílá až světle žlutá pevná látka
Hustota	3,255 g / cm 3
Bod tání	2 500 ° C (4 530 ° F; 2 770 K)
Rozpustnost ve vodě	hydrolyzy (prášek), nerozpustné (monokrystalické)
Rozpustnost	nerozpustný, předmět hydrolýzy ve vodných roztocích bází a kyselin
Mezera v pásmu	6,015 eV ( přímý )
Elektronová mobilita	~ 300 cm 2 / (V · s)
Tepelná vodivost	321 W / (m · K)
Struktura
Krystalická struktura	Wurtzite
Vesmírná skupina	C 6v 4 - P 6 3 mc , č. 186, hP4
Mřížková konstanta	a = 0,31117 nm, c = 0,49788 nm
Formulové jednotky ( Z )	2
Koordinační geometrie	Čtyřboká
Termochemie
Tepelná kapacita ( C )	30,1 J / (mol · K)
Standardní molární ; entropie ( S o 298 )	20,2 J / (mol · K)
Std entalpie ; formace (Δ f H ⦵ 298 )	-318,0 kJ / mol
Gibbsova volná energie (Δ f G ˚)	-287,0 kJ / mol
Nebezpečí
Piktogramy GHS
Signální slovo GHS	Varování
Standardní věty o nebezpečnosti GHS	H315 , H319 , H335 , H373 , H411
Bezpečnostní pokyny GHS	P260 , P261 , P264 , P271 , P280 , P301 + 330 + 331 , P302 + 352 , P303 + 361 + 353 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P310 , P312 , P321 , P332 + 313 , P337 + 313 , P362 , P363 , P403 + 233 , P405 , P501
NFPA 704 (ohnivý diamant)	1 0 0
	Není-li uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v jejich standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
	ověřit ( co je ?)
	Reference Infoboxu

Nitrid hliníku ( AI N ) je pevná látka nitrid z hliníku . Má vysokou tepelnou vodivost až 321 W / (m · K) a je elektrickým izolátorem. Jeho wurtzitová fáze (w-AlN) má při pokojové teplotě pásmovou mezeru ~ 6 eV a má potenciální uplatnění v optoelektronice pracující na hlubokých ultrafialových frekvencích.

Historie a fyzikální vlastnosti

AlN byl poprvé syntetizován v roce 1877.

AlN má v čistém (nedopovaném) stavu elektrickou vodivost 10 ⁻¹¹ –10 ⁻¹³ Ω ⁻¹ ⋅cm ⁻¹ , při dotování stoupá na 10 ⁻⁵ –10 ⁻⁶ Ω ⁻¹ ⋅cm ⁻¹ . Elektrická porucha se vyskytuje v oblasti 02.01.-8.1. x 10 ⁵ V / mm ( dielektrická pevnost ).

Předpokládá se, že fáze kubické směsi zinku AlN (zb-AlN) může vykazovat supravodivost při vysokých tlacích.

AlN má vysokou tepelnou vodivost , vysoce kvalitní monokrystal AlN pěstovaný na MOCVD má vnitřní tepelnou vodivost 321 W / (m · K), což odpovídá výpočtu prvního principu. Pro elektricky izolační keramiku je to 70–210 W / (m · K) pro polykrystalický materiál a až 285 W / (m · K) pro jednotlivé krystaly).

Stabilita a chemické vlastnosti

Nitrid hlinitý je stabilní při vysokých teplotách v inertní atmosféře a taje při teplotě přibližně 2200 ° C. Ve vakuu se AlN rozkládá při ~ 1800 ° C. Ve vzduchu dochází k povrchové oxidaci nad 700 ° C a dokonce i při pokojové teplotě byly detekovány vrstvy povrchových oxidů o tloušťce 5–10 nm. Tato oxidová vrstva chrání materiál až do 1370 ° C. Nad touto teplotou dochází k hromadné oxidaci. Nitrid hliníku je stabilní v atmosféře vodíku a oxidu uhličitého až do 980 ° C.

Materiální Pomalu se rozpouští v minerálních kyselin přes zrna hranice útoku a silných alkálií přes útok na hliník-nitridu zrn. Materiál pomalu hydrolyzuje ve vodě. Nitrid hliníku je odolný vůči působení většiny roztavených solí, včetně chloridů a kryolitů .

Nitrid hliníku může být vzorovaný s Cl ₂ na bázi iontové reaktivní leptání .

Výroba

AIN je syntetizován karbotermická redukce z oxidu hlinitého v přítomnosti plynného dusíku nebo amoniaku nebo přímým nitridaci hliníku. Použití spékání pomůcek, jako je Y ₂ O ₃ , nebo CaO a lisováním za horka je zapotřebí k vytvoření husté technické kvalitě materiálu.

Aplikace

Epitaxně pěstovaný tenkovrstvý krystalický nitrid hliníku se používá pro senzory povrchových akustických vln (SAW) ukládané na křemíkové destičky kvůli piezoelektrickým vlastnostem AlN . Jednou z aplikací je RF filtr , široce používaný v mobilních telefonech, který se nazývá tenkovrstvý objemový akustický rezonátor (FBAR). Toto je zařízení MEMS, které používá nitrid hliníku vložený mezi dvě kovové vrstvy.

AlN se také používá k výrobě piezoelektrických mikroobráběcích ultrazvukových měničů, které emitují a přijímají ultrazvuk a které lze použít pro vyhledávání vzdálenosti ve vzduchu na vzdálenosti až metr.

K dispozici jsou metalizační metody, které umožňují použití AlN v elektronických aplikacích podobných těm z oxidu hlinitého a oxidu berylnatého . AlN nanotrubice jako anorganické kvazi-jednorozměrné nanotrubice, které jsou izoelektronické s uhlíkovými nanotrubičkami, byly navrženy jako chemické senzory toxických plynů.

V současné době probíhá rozsáhlý výzkum vývoje diod emitujících světlo pro provoz v ultrafialovém záření za použití polovodičů na bázi nitridu galia a pomocí slitiny hliníku a nitridu gallia bylo dosaženo vlnových délek pouhých 250 nm. V roce 2006 byla hlášena neúčinná emise AlN LED při 210 nm.

Mezi aplikace AlN patří