氮化铝
氮化铝(Aluminum Nitride，AlN)是铝的氮化物。纤锌矿状态的氮化铝(w-AlN)是一种宽带隙(Wide-bandgap Semiconductor)的半导体材料(6.2 eV)。故也是可应用于深紫外线光电子学的半导体物料。
| 氮化铝[1][2] | |
|---|---|
| |
| |
| 英文名 | Aluminium nitride |
| 别名 | 氮化铝 |
| 识别 | |
| CAS号 | 24304-00-5 
|
| PubChem | 90455 |
| ChemSpider | 81668 |
| SMILES |
|
| InChI |
|
| 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] |
| 热导率 | 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，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
历史及特性
氮化铝于1877年首次合成。至1980年代，因氮化铝是一种陶瓷绝缘体(多晶体物料为 70-210 W‧m−1‧K−1，而单晶体更可高达 275 W‧m−1‧K−1 )，使氮化铝有较高的传热能力，至使氮化铝被大量应用于微电子学。与氧化铍不同的是氮化铝无毒。氮化铝用金属处理，能取代矾土及氧化铍用于大量电子仪器。氮化铝可通过氧化铝和碳的还原作用或直接氮化金属铝来制备。氮化铝是一种以共价键相连的物质，它有六角晶体结构，与硫化锌、纤维锌矿同形。此结构的空间组为P63mc。要以热压及焊接式才可制造出工业级的物料。物质在惰性的高温环境中非常稳定。在空气中，温度高于700℃时，物质表面会发生氧化作用。在室温下，物质表面仍能探测到5-10纳米厚的氧化物薄膜。直至1370℃，氧化物薄膜仍可保护物质。但当温度高于1370℃时，便会发生大量氧化作用。直至980℃，氮化铝在氢气及二氧化碳中仍相当稳定。矿物酸通过侵袭粒状物质的界限使它慢慢溶解，而强碱则通过侵袭粒状氮化铝使它溶解。物质在水中会慢慢水解。氮化铝可以抵抗大部分融解的盐的侵袭，包括氯化物及冰晶石〔即六氟铝酸钠〕。
应用
有报告指现今大部分研究都在开发一种以半导体（氮化镓或合金铝氮化镓）为基础且运行于紫外线的发光二极管，而光的波长为250纳米。在2006年5月有报告指一个无效率的二极管可发出波长为210纳米的光波[1]。以真空紫外线反射率量出单一的氮化铝晶体上有6.2eV的能隙。理论上，能隙允许一些波长为大约200纳米的波通过。但在商业上实行时，需克服不少困难。氮化铝应用于光电工程，包括在光学储存界面及电子基质作诱电层，在高的导热性下作芯片载体，以及作军事用途。
由于氮化铝压电效应的特性，氮化铝晶体的外延性伸展也用于表面声学波的探测器。而探测器则会放置于硅晶圆上。只有非常少的地方能可靠地制造这些细的薄膜。