AIN-Keramik
Kristallstruktur
__ Al3+     __ N3−
Allgemeines
Name Aluminiumnitrid
Verhältnisformel AlN
CAS-Nummer 24304-00-5
Kurzbeschreibung weißer pulverförmiger Feststoff mit ammoniakartigem Geruch [1]
Eigenschaften
Molare Masse 40,99 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

3,26 g·cm−3 [1]

Schmelzpunkt

2230 °C (in Stickstoff) [1]

Siedepunkt

Sublimation oberhalb von 2000 °C [1]

Löslichkeit

bei Kontakt mit Wasser allmähliche Hydrolyse unter Ammoniakbildung[1]

Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1]
keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze R: keine R-Sätze
S: keine S-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Aluminiumnitrid, Summenformel AlN, ist eine chemische Verbindung von Aluminium und Stickstoff. Es gehört zur Stoffklasse der Nitride.


Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften

Aluminiumnitrid ist ein farbloser Feststoff, der in der Wurtzit-Struktur mit der hexagonalen Raumgruppe P63mc kristallisiert. Die Aluminiumatome bilden eine Dichteste Kugelpackung auf einem hexagonalen Gitter, die N-Atome besetzen die Hälfte der tetraedrischen Lücken dieses Gitters. Die Gitterkonstanten betragen a: 3,1114 Å und c: 4,9792 Å. Die Röntgendichte von AlN liegt bei 3,26 g/cm³. Aluminium und Stickstoff sind überwiegend kovalent gebunden, der Anteil der ionischen Bindung beträgt 45 %. Die relative Molekülmasse Mr beträgt 40,99 u. Unter Stickstoffatmosphäre besitzt es einen Schmelzpunkt von 2000 °C und sonst einen Sublimationspunkt von 2000 °C und hat eine Härte nach Mohs von 9.

Aluminiumnitridkeramik

Aluminiumnitridkeramik wird üblicherweise bei Temperaturen von ca. 1800 °C drucklos gesintert. Mit Hilfe geeigneter Sinteradditive kommt es hierbei zum Flüssigphasensintern. In der Praxis hat sich die Dotierung mit Calcium- und Yttriumoxid als Standardverfahren weitgehend durchgesetzt.

Da AlN-Keramik eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit von 180 W/mK besitzt, wird es vor allem in der Leistungselektronik als Substratwerkstoff verwendet. Weiterhin ist der Einsatz der AlN-Keramik an den Stellen interessant, an dem viel Wärme abgeführt werden muss, die Werkstoffe jedoch keinen elektrischen Strom leiten dürfen.

Aluminiumnitrid lässt sich auch durch physikalische Abscheideverfahren (PVD), sog. Sputtern, als Dünnschicht gewinnen. AlN ist schwach piezoelektrisch.

Synthese

Aluminiumnitridpulver lässt sich aus Aluminiumoxid, Stickstoff bzw. Ammoniak und Kohlenstoff im Überschuss bei einer Temperatur >1600 °C in einer carbothermischen Reaktion darstellen:

\mathrm{2 \ Al_2O_3 + 9 \ C + 4 \ NH_3 \longrightarrow 4 \ AlN + 3 \ CH_4 + 6 \ CO}
\mathrm{Al_2O_3 + 3 \ C + N_2 \longrightarrow 2 \ AlN + 3 \ CO}

Ein weiterer Weg ist die Direktnitridierung. Bei dieser Syntheseart wird metallisches Aluminium- bzw. Aluminiumoxidpulver bei Temperaturen >900 °C mit N2 oder NH3 zu AlN umgesetzt:

\mathrm{2 \ Al + N_2 \longrightarrow 2 \ AlN}
\mathrm{Al_2O_3 + 2 \ NH_3 \longrightarrow 2 \ AlN + 3 \ H_2O}

Reaktionsverhalten

Aluminiumnitridpulver weist eine hohe Hydrolyseempfindlichkeit auf. Im Wasser ist eine unvollständige Spaltung von Aluminiumnitrid in Aluminiumhydroxid und Ammoniak zu beobachten. Gesinterte Keramik weist keine Hydrolyseempfindlichkeit auf. In Natronlauge zersetzt sich sowohl Aluminiumnitridpulver als auch gesinterte AlN-Keramik in Ammoniak und Aluminatlösung gemäß:

\mathrm{AlN + NaOH + 3 \ H_2O \longrightarrow NH_3 + Na[Al(OH)_4]}

Weitere physikalische Eigenschaften

Folgende Eigenschaften gelten für die AlN-Festkörperphase. Die Eigenschaften von AlN-Dünnschichten sind stark prozessabhängig, so dass z. B. intrinsische mechanische Spannung auftreten und sich AlN in dünne Schichten durch andere mechanische und elektrische Eigenschaften auszeichnet.

Quellen

  1. a b c d e f Eintrag zu Aluminiumnitrid in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 11. Okt. 2007 (JavaScript erforderlich)

Weblinks


Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Ain Draham — Ain Drahạm,   Ort im bewaldeten Bergland Nordwesttunesiens, 800 m über dem Meeresspiegel, mit den höchsten Niederschlägen (jährlich 1 560 mm) des Landes, etwa 5 000 Einwohner;   Wirtschaft:   Fremdenverkehr (Sommerfrische, Wildschweinjagd);… …   Universal-Lexikon

  • ʿAin Ghazal — 31.98888888888935.977777777778 Koordinaten: 31° 59′ 20″ N, 35° 58′ 40″ O …   Deutsch Wikipedia

  • Thoiry (Ain) — Thoiry …   Deutsch Wikipedia

  • La Hoguette Gruppe — Die La Hoguette Gruppe ist eine archäologische „Kultur“ oder Fundgruppe der ältesten Jungsteinzeit (6. Jahrtausend v. Chr.) in Mitteleuropa. Benannt ist sie nach dem französischen Ort La Hoguette im Department Calvados in der Normandie am… …   Deutsch Wikipedia

  • La-Hoguette-Gruppe — Die La Hoguette Gruppe oder La Hoguette Kultur ist eine archäologische Kultur bzw. Fundgruppe der ältesten Jungsteinzeit in Mitteleuropa. Benannt ist sie nach dem französischen Ort La Hoguette im Department Calvados in der Normandie am äußersten… …   Deutsch Wikipedia

  • Muslimische Kunst — In der Kunstgeschichte bezeichnet der Begriff islamische Kunst im Allgemeinen die Kunst der von islamischer Kultur geprägten Völker. Darüber hinaus sind auch Kunstwerke wie zum Beispiel der Mantel Rogers II., die mit den Hauptströmen dieser Kunst …   Deutsch Wikipedia

  • Jungsteinzeit: Ackerbauern und Viehzüchter —   Im Verlauf seiner langen Entwicklung begann der Mensch erst spät mit Bodenbau und Tierhaltung, auch wenn uns diese beiden entscheidenden Errungenschaften als von der Natur vorgegebene Arbeiten erscheinen. Während der gesamten Altsteinzeit, von… …   Universal-Lexikon

  • Islamische Kunst — Der in der Kunstgeschichte übliche Begriff Islamische Kunst bezeichnet im Allgemeinen die in Gebieten mit überwiegend islamischer Bevölkerung hervorgebrachte und in Bezug auf den Islam stehende Kunst. Darüber hinaus sind auch Kunstwerke wie zum… …   Deutsch Wikipedia

  • Alter Orient — Karte des Alten Orients (Kern /Peripheriegebiete farblich abgesetzt) Der Begriff Alter Orient bezeichnet den von der vorderasiatischen Archäologie und Altorientalistik erforschten geographischen und zeitlichen Raum, sowie die in diesem Raum… …   Deutsch Wikipedia

  • Jungsteinzeit — Dreiperiodensystem Holozän Historische Zeit Eisenzeit   Späte Bronzezeit   …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”