Nitreto de alumínio - Aluminium nitride

Nitreto de alumínio
Nomes
	Outros nomes Nitreto de alumínio
Identificadores
Número CAS
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard	100.041.931
Número EC
Referência Gmelin	13611
PubChem CID
Número RTECS
UNII
Painel CompTox ( EPA )
	InChI InChI = 1S / Al.N Chave: PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N ; InChI = 1 / Al.N / rAlN / c1-2 Chave: PIGFYZPCRLYGLF-PXKYIXAJAH ;
	SORRISOS [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;
Propriedades
Fórmula química	Al N
Massa molar	40,989 g / mol
Aparência	sólido branco a amarelo pálido
Densidade	3,255 g / cm 3
Ponto de fusão	2.500 ° C (4.530 ° F; 2.770 K)
Solubilidade em Água	hidrólise (pó), insolúvel (monocristalino)
Solubilidade	insolúvel, sujeito a hidrólise em soluções aquosas de bases e ácidos
Gap de banda	6.015 eV ( direto )
Mobilidade de elétrons	~ 300 cm 2 / (V · s)
Condutividade térmica	321 W / (m · K)
Estrutura
Estrutura de cristal	Wurtzite
Grupo espacial	C 6v 4 - P 6 3 mc , No. 186, hP4
Estrutura constante	a = 0,31117 nm, c = 0,49788 nm
Unidades de fórmula ( Z )	2
Geometria de coordenação	Tetraédrico
Termoquímica
Capacidade de calor ( C )	30,1 J / (mol · K)
; Entropia molar padrão ( S o 298 )	20,2 J / (mol · K)
Entalpia ; padrão de formação (Δ f H ⦵ 298 )	-318,0 kJ / mol
Energia livre de Gibbs (Δ f G ˚)	-287,0 kJ / mol
Perigos
Pictogramas GHS
Palavra-sinal GHS	Aviso
Declarações de perigo GHS	H315 , H319 , H335 , H373 , H411
Declarações de precaução 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 (diamante de fogo)	1 0 0
	Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
	verificar (o que é ?)
	Referências da Infobox

O nitreto de alumínio ( Al N ) é um nitreto sólido de alumínio . Possui alta condutividade térmica de até 321 W / (m · K) e é um isolante elétrico. Sua fase wurtzita (w-AlN) tem um gap de ~ 6 eV em temperatura ambiente e tem uma aplicação potencial em optoeletrônica operando em frequências ultravioleta profundas .

História e propriedades físicas

AlN foi sintetizado pela primeira vez em 1877.

AlN, no estado puro (não dopado) tem uma condutividade elétrica de 10 ⁻¹¹ –10 ⁻¹³ Ω ⁻¹ ⋅cm ⁻¹ , aumentando para 10 ⁻⁵ –10 ⁻⁶ Ω ⁻¹ ⋅cm ⁻¹ quando dopado. A quebra elétrica ocorre em um campo de 1,2-1,8 × 10 ⁵ V / mm ( rigidez dielétrica ).

É previsto que a fase de mistura de zinco cúbico de AlN (zb-AlN) pode exibir supercondutividade em altas pressões.

AlN tem alta condutividade térmica , cristal único de AlN crescido em MOCVD de alta qualidade tem uma condutividade térmica intrínseca de 321 W / (m · K), consistente com um cálculo de primeiro princípio. Para uma cerâmica eletricamente isolante , é 70–210 W / (m · K) para material policristalino e tão alto quanto 285 W / (m · K) para monocristais).

Estabilidade e propriedades químicas

O nitreto de alumínio é estável a altas temperaturas em atmosferas inertes e funde a cerca de 2200 ° C. No vácuo, o AlN se decompõe a ~ 1800 ° C. No ar, a oxidação da superfície ocorre acima de 700 ° C e, mesmo à temperatura ambiente, camadas de óxido de superfície de 5–10 nm de espessura foram detectadas. Esta camada de óxido protege o material até 1370 ° C. Acima desta temperatura ocorre a oxidação em massa. O nitreto de alumínio é estável em atmosferas de hidrogênio e dióxido de carbono até 980 ° C.

O material se dissolve lentamente em ácidos minerais através do ataque ao limite do grão e em álcalis fortes através do ataque aos grãos de nitreto de alumínio. O material hidrolisa lentamente na água. O nitreto de alumínio é resistente ao ataque da maioria dos sais fundidos, incluindo cloretos e criolita .

O nitreto de alumínio pode ser padronizado com um ataque de íon reativo à base de Cl ₂ .

Fabricar

O AlN é sintetizado pela redução carbotérmica do óxido de alumínio na presença de nitrogênio gasoso ou amônia ou pela nitretação direta do alumínio. O uso de auxiliares de sinterização , como Y ₂ O ₃ ou CaO, e a prensagem a quente são necessários para produzir um material denso de grau técnico.

Formulários

O nitreto de alumínio cristalino de filme fino desenvolvido epitaxialmente é usado para sensores de onda acústica de superfície (SAWs) depositados em pastilhas de silício devido às propriedades piezoelétricas do AlN . Uma aplicação é um filtro RF , amplamente utilizado em telefones celulares, que é chamado de ressonador acústico de massa de filme fino (FBAR). Este é um dispositivo MEMS que usa nitreto de alumínio imprensado entre duas camadas de metal.

O AlN também é usado para construir transdutores de ultrassom microusinados piezoelétricos, que emitem e recebem ultrassom e que podem ser usados para rangefinding no ar em distâncias de até um metro.

Os métodos de metalização estão disponíveis para permitir que o AlN seja usado em aplicações eletrônicas semelhantes às da alumina e do óxido de berílio . Nanotubos de AlN como nanotubos quasi-unidimensionais inorgânicos, que são isoeletrônicos com nanotubos de carbono, têm sido sugeridos como sensores químicos para gases tóxicos.

Atualmente há muita pesquisa no desenvolvimento de diodos emissores de luz para operar no ultravioleta usando semicondutores à base de nitreto de gálio e, usando a liga de nitreto de gálio e alumínio , comprimentos de onda tão curtos quanto 250 nm foram alcançados. Em 2006, uma emissão ineficiente de AlN LED em 210 nm foi relatada.

Entre as aplicações do AlN estão

optoeletrônica,
camadas dielétricas em mídia de armazenamento óptico,
substratos eletrônicos, portadores de chips onde a alta condutividade térmica é essencial,
aplicações militares,
como um cadinho para o crescimento de cristais de arsenieto de gálio ,
fabricação de aço e semicondutores .