Нитрид алюминия

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.

Нитрид алюминия — материал с ковалентными связями, имеющий гексагональную кристаллическую структуру типа вюрцита. Кристаллографическая группа для этой структуры — ${\displaystyle {\mathsf {C_{6v}^{4}-P6_{3}mc}}}$ .

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.

Относится к классу неоксидной керамики.

• Производство светодиодов (полупроводник с шириной прямой запрещённой зоны 6 эВ)^[1].
• Материалы из нановолокна^{[источник не указан 1230 дней]}.
• Материал для керамики с высокой теплопроводностью (вместо токсичного оксида бериллия) — для подложек полупроводниковых компонентов.

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:

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

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