Aluminiumnitrid
| Aluminiumnitrid | ||
| ||
 | ||
| __ Al __ N | ||
| Identifikasjon | ||
|---|---|---|
| IUPAC-navn | Aluminiumnitrid | |
| N o CAS | ||
| N o ECHA | 100 041 931 | |
| N o EC | 246-140-8 | |
| Utseende | blåhvite sekskantede krystaller |
|
| Kjemiske egenskaper | ||
| Brute formel |
Al N [Isomerer] |
|
| Molarmasse | 40,9882 ± 0,0002 g / mol Al 65,83%, N 34,17%, |
|
| Fysiske egenskaper | ||
| T ° fusjon | nedbrytes ved 2200 ° C | |
| T ° kokende | sublimering ved 2517 ° C | |
| Løselighet | Uoppløselig | |
| Volumisk masse | 3,255 g · cm -3 | |
| Elektroniske egenskaper | ||
| Forbudt band | 6.2 eV | |
| Krystallografi | ||
| Typisk struktur | wurtzite | |
| Forholdsregler | ||
| WHMIS | ||
|
Ukontrollert produktDette produktet er ikke kontrollert i henhold til WHMIS-klassifiseringskriteriene. |
||
| Enheter av SI og STP med mindre annet er oppgitt. | ||
Det aluminiumnitrid (kjemisk symbol: AlN ) er en halvleder III-V bredt båndgap ( 6,2 eV ). Det er et ildfast og keramisk materiale som har den sjeldne karakteristikken ved å forbinde elektrisk isolasjon med en veldig høy varmeledningsevne ved romtemperatur (fra 25 til 319 W.m -1 · .K -1 avhengig av mikrostrukturen og formen. ( Enkeltkrystall) ), tynn film, nanotråd ...). Den har også stor motstand mot oksidasjon og slitasje. Til slutt viser dette materialet interessante piezoelektriske egenskaper : en piezoelektrisk koeffisient d 33 mellom 3,4 og 5 pm V -1 og en elektromekanisk koblingskoeffisient nær 7%.
Historie
Dette materialet finnes ikke naturlig. Den ble først syntetisert i 1877, men fant ingen anvendelse før på 1980-tallet.
Krystallinske strukturer
Aluminiumnitrid finnes i to krystallografiske strukturer:
- den ene, sekskantet, er termodynamisk stabil; den er av wurtzittypen ;
- det andre, kubikk, er metastabilt; det er av sink-blende typen .
applikasjoner
Aluminiumnitrid finner potensielle anvendelser innen optoelektronikk innen ultrafiolette stråler , som et substrat for epitaksial vekst og i kraftelektronikk for fremstilling av mikrobølgetransistorer.
For tiden utføres mye forskning for å produsere UV -emitterende lysdioder (LED) ved bruk av aluminium-galliumnitrid . I 2006 rapporterte forskere fra "Nippon Telegraph and Telephone" ( NTT ) -laboratoriet i Japan om produksjon av dioder basert på aluminiumnitrid når bølgelengder i størrelsesorden 210 nm . Forskning fortsetter fortsatt rundt dette materialet for å redusere utslippsbølgelengden til lysdioder, spesielt ved å introdusere AlN i form av nanotråder.
Aluminiumnitrid brukes også til disse piezoelektriske egenskapene. Faktisk, på grunn av sin spesielt høye Young-modul, viser den høye akustiske bølgehastigheter i størrelsesorden 10.400 m / s . Denne karakteristikken gjør det til et valgfritt materiale for SAW ( Surface Acoustic Wave ) overflate akustiske bølgefiltre og FBAR ( Film Bulk Acoustic Wave Resonator ) volum akustiske bølgeenheter .
Produksjon
Syntesen kan utføres ved direkte nitrering av aluminium, eller ved reduksjon av aluminiumoksyd i nærvær av nitrogengass eller ammoniakk.
Den moderne bruken av AlN i enheter for optoelektronikk og mikroelektronikk krever syntese av epitaksiale tynne filmer; de fysisk-kjemiske teknikkene for å produsere disse tynne filmene er hovedsakelig:
- den molekylær stråle epitaksi (MBE)
- den kjemiske dampavsetningen ( CVD )
- puls laser ablasjon (PLD) avsetning
- den sputtering (som kan være RF eller DC)
- den atomlag avsetning (ALD)
Referanser
- beregnede molekylmasse fra " atomvekter av elementene 2007 " på www.chem.qmul.ac.uk .
- (in) Bodie E. Douglas, Shih-Ming Ho, Structure and Chemistry of Crystalline Solids , Pittsburgh, PA, USA, Springer Science + Business Media, Inc.,2006, 346 s. ( ISBN 978-0-387-26147-8 , LCCN 2005927929 )
- " Aluminiumnitrid " i databasen over kjemiske produkter Reptox fra CSST (Quebec-organisasjonen som er ansvarlig for arbeidsmiljø og helse), åpnet 25. april 2009
- (en) S. Inoue, " epitaksial vekst av AlN på Cu (111) substrater ved hjelp av pulset laseravsetnings " , Journal of Crystal Growth , n o 289,1 st april 2006, s. 574-577 ( les online )
- (in) A. AlShaikhi, " Thermal conductivity of single crystal and keramical AlN " , Journal of Applied Physics , nr . 103,29. april 2008, s. 083554-1 083554-6 ( les online )
- (i) PK Kuo, " mikrostruktur og varmeledningsevnen for AIN epitaksial tynn film " , Thin Solid Films , n o 253,15. desember 1994, s. 223–227 ( les online )
- (i) Wu Li og Natalio Mingo, " Termisk ledningsevne for bulk InAs nanowire og, AlN og BeO polymorpha fra første prinsipper " , Journal of Applied Physics , n o 114,28. august 2013, s. 183505 ( les online )
- (i) Marc-Alex Dubois og Paul MURALT, " Properties of aluminiumnitrid tynn film av piezo-elektriske sensorer og mikrobølgefilteranvendelser " , Applied Physics Letters , n o 74,1999, s. 3032 ( les online )
- (i) G. Bu D. Ciplys, Mr. Sjur og LJ Schowalter, " elektromagnetiske koplingskoeffisient for overflaten av akustiske bølger i enkeltkrystall aluminiumnitrid bulk " , Applied Physics Letters , n o 84,7. juni 2004, s. 4611 ( les online )
- (i) Yoshitaka Taniyasu Makoto Kasu og Toshiki Makimoto, " An aluminiumnitrid lysemitterende diode med en bølgelengde på 210 nanometer " , Nature , n o 441,18. mai 2006, s. 325-328 ( les online )
- (en) S. Zhao, Connie AT og MHT Dastjerdi, " Aluminiumnitrid nanowire lysemitterende dioder: Breaking Fundamental flaskehalsen for ultrafiolett lys " , Scientific Reports , n o 5,16. februar 2015( les online )
- Daniel Royer og Eugène Dieulesaint, Elastiske bølger i faste stoffer Volume 2, generasjon, akustisk-optisk interaksjon, applikasjoner , Paris / Milan / Barcelona, DUNOD ,1999, 410 s. ( ISBN 2-225-83441-5 ) , s. 34
- JK Liu, " Growth morfologi og overflate-til-akustiske bølger målinger av AlN-filmene var safir ", Journal of Applied Physics , n o 46,1975, s. 3703 ( les online )
- Kuan-Hsun Chiu, " Deposition og karakterisering av reaktiv magnetron sputres aluminiumnitrid tynn film bulk akustisk bølge for Film Resonator " Thin Solid Films , n o 515,9. april 2007, s. 4819–4825 ( les online )
- (en) Satoru Tanaka, " Initial plassering av aluminiumnitrid filmvekst er 6H-silisiumkarbid ved plasma-assistert, gass-kilde molekylær stråle epitaksi " , Applied Physics Letters , n o 66,1995, s. 37 ( les online )
- (i) Mizuho Morita, " epitaksial vekst av aluminiumnitrid Sapphire Ved hjelp av metallorganisk kjemisk dampavsetning " , Japanese Journal of Applied Physics , n o 20nitten åtti en, s. 17 ( les online )
- (en) RD Vispute, " Epitaksiale lag av høy kvalitet aluminiumnitrid ett av Sapphire pulserende laseravsetning " , Applied Physics Letters ,1995, s. 1549 ( les online )
- (i) AJ Shuskus, " rf-sputres aluminiumnitrid film er safir " , Applied Physics Letters , n o 241974, s. 155 ( les online )
- Yong Ju Lee og Sang-Won Kang, " Vekst av tynn film av aluminiumnitrid fremstilt ved plasmaforbedret atomlagring ," Tynne faste filmer , nr . 446,15. januar 2004, s. 227–231 ( les online )