氮化鋁
氮化鋁(Aluminum Nitride,AlN)是鋁的氮化物。纖鋅礦狀態的氮化鋁(w-AlN)是一種寬帶隙(Wide-bandgap Semiconductor)的半導體材料(6.2 eV)。故也是可應用於深紫外線光電子學的半導體物料。
氮化铝[1][2] | |
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英文名 | |
别名 | 氮化铝 |
识别 | |
CAS号 | 24304-00-5 |
PubChem | 90455 |
ChemSpider | 81668 |
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | PIGFYZPCRLYGLF-PXKYIXAJAH |
EINECS | 246-140-8 |
ChEBI | 50884 |
RTECS | BD1055000 |
性质 | |
化学式 | AlN |
摩尔质量 | 40.989[2] g·mol⁻¹ |
外观 | 蓝白色晶体[2] |
密度 | 3.255 g/cm3[2] |
熔点 | 3000 °C[2] |
沸点 | 2517 °C |
溶解性(水) | 与水反应[2] |
熱導率 | 140–180 W m-1 K-1 |
结构 | |
晶体结构 | 六方[2] |
热力学 | |
热容 | 740 J Kg-1 K-1 |
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。 |
歷史及特性
氮化鋁于1877年首次合成。至1980年代,因氮化鋁是一種陶瓷絕緣體(多晶體物料為 70-210 W‧m−1‧K−1,而單晶體更可高達 275 W‧m−1‧K−1 ),使氮化鋁有較高的傳熱能力,至使氮化鋁被大量應用于微電子學。与氧化鈹不同的是氮化鋁無毒。氮化鋁用金屬處理,能取代礬土及氧化鈹用於大量電子儀器。氮化鋁可通過氧化鋁和碳的還原作用或直接氮化金屬鋁来制备。氮化鋁是一種以共價鍵相連的物質,它有六角晶體結構,與硫化鋅、纖維鋅礦同形。此結構的空間組為P63mc。要以熱壓及銲接式才可製造出工業級的物料。物質在惰性的高溫環境中非常穩定。在空氣中,溫度高于700℃時,物質表面會發生氧化作用。在室溫下,物質表面仍能探測到5-10納米厚的氧化物薄膜。直至1370℃,氧化物薄膜仍可保護物質。但當溫度高于1370℃時,便會發生大量氧化作用。直至980℃,氮化鋁在氫氣及二氧化碳中仍相當穩定。礦物酸通過侵襲粒狀物質的界限使它慢慢溶解,而強鹼則通過侵襲粒狀氮化鋁使它溶解。物質在水中會慢慢水解。氮化鋁可以抵抗大部分融解的鹽的侵襲,包括氯化物及冰晶石〔即六氟鋁酸鈉〕。
應用
有報告指現今大部分研究都在開發一種以半導體(氮化鎵或合金鋁氮化鎵)為基础且運行於紫外線的發光二極管,而光的波長為250納米。在2006年5月有報告指一個無效率的二極管可發出波長為210納米的光波。以真空紫外線反射率量出單一的氮化鋁晶體上有6.2eV的能隙。理論上,能隙允許一些波長為大約200納米的波通過。但在商業上實行時,需克服不少困難。氮化鋁應用於光電工程,包括在光學儲存介面及電子基質作誘電層,在高的導熱性下作晶片載體,以及作軍事用途。
由于氮化鋁壓電效應的特性,氮化鋁晶體的外延性伸展也用於表面聲學波的探測器。而探測器則會放置於矽晶圓上。只有非常少的地方能可靠地製造這些細的薄膜。
參考資料
- . Accuratus. [2008-07-17]. (原始内容存档于2011-08-07).
- . 2016-06-24: 4–45. ISBN 1-4987-5428-7 (英语).