Nitrur d'alumini
El nitrur d'alumini (Al N) és un nitrur sòlid d'alumini. Té una alta conductivitat tèrmica de fins a 321 W/(m·K) [1] i és un aïllant elèctric. La seva fase de wurtzita (w-AlN) té un interval de banda de ~ 6 eV a temperatura ambient i té una aplicació potencial en optoelectrònica que opera a freqüències ultravioletes profundes.
  | |
| Substància química | tipus d'entitat química |
|---|---|
| Massa molecular | 40,984613 Da |
| Estructura química | |
| Fórmula química | AlN |
| SMILES canònic | |
| Identificador InChI | Model 3D |
| Propietat | |
| Densitat | 3,26 g/cm³ |
| Índex de refracció | 2,05 |
| Conductivitat tèrmica | 285 W/(m K) |
| Punt de fusió | 2.200 °C |
| Punt d'ebullició | 2.517 °C |
| NFPA 704: Standard System for the Identification of the Hazards of Materials for Emergency Response () | |
AlN va ser sintetitzat per primera vegada l'any 1862 per F. Briegleb i A. Geuther.[2]
AlN, en estat pur (no dopat) té una conductivitat elèctrica de 10-11 -10-13 Ω−1 ⋅cm−1, pujant a 10−5 –10−6 Ω−1 ⋅cm−1 quan es dopa.[3] L'avaria elèctrica es produeix en un camp d'1,2–1,8 ×105 V/mm (rigidesa dielèctrica).[3]
El material existeix principalment a l'estructura de cristall de wurtzita hexagonal, però també té una fase de zincblenda cúbica metaestable, que es sintetitza principalment en forma de pel·lícules primes. Es preveu que la fase cúbica d'AlN (zb-AlN) pot presentar superconductivitat a altes pressions.[4] A l'estructura cristal·lina de wurtzita AlN, Al i N s'alternen al llarg de l'eix c, i cada enllaç està coordinat tetraèdricament amb quatre àtoms per cèl·lula unitat.
Una de les propietats intrínseques úniques de la wurtzita AlN és la seva polarització espontània. L'origen de la polarització espontània és el fort caràcter iònic dels enllaços químics de la wurtzita AlN a causa de la gran diferència d'electronegativitat entre els àtoms d'alumini i nitrogen. A més, l'estructura de cristall de wurtzita no centrosimètrica dóna lloc a una polarització neta al llarg de l'eix c. En comparació amb altres materials de nitrur III, AlN té una polarització espontània més gran a causa de la major no idealitat de la seva estructura cristal·lina (P sp : AlN 0,081 C/m² > InN 0,032 C/m² > GaN 0,029 C/m²).[5] A més, la naturalesa piezoelèctrica d'AlN dóna lloc a càrregues de polarització piezoelèctriques internes sota tensió. Aquests efectes de polarització es poden utilitzar per induir una alta densitat de portadors lliures a les interfícies d'heteroestructura de semiconductors de nitrur III, prescindint completament de la necessitat de dopatge intencionat. A causa de la simetria d'inversió trencada al llarg de la direcció polar, la pel·lícula fina d'AlN es pot créixer a les cares polars metàl·liques o polars al nitrogen. El seu volum i propietats superficials depenen significativament d'aquesta elecció. Actualment s'està investigant l'efecte de polarització per a ambdues polaritats.
El nitrur d'alumini cristal·lí de pel·lícula fina cultivada epitaxialment s'utilitza per als sensors d'ones acústiques superficials (SAW) dipositats en oblies de silici a causa de les propietats piezoelèctriques d'AlN. Una aplicació és un filtre RF, molt utilitzat en telèfons mòbils,[6] que s'anomena ressonador acústic de pel·lícula fina (FBAR). Aquest és un dispositiu MEMS que utilitza nitrur d'alumini intercalat entre dues capes metàl·liques.[7]
Referències modifica
- ↑ Fesenko I. P.. Aluminium nitride based functional materials, prepared from nano/micron-sized powders via hot pressing/pressureless sintering (en anglès). EPC ALCON, 2015, p. 11. ISBN 978-966-8449-53-6.
- ↑ Briegleb, F.; Geuther, A. Justus Liebigs Annalen der Chemie, 123, 2, 1862, pàg. 228–241. DOI: 10.1002/jlac.18621230212.
- ↑ 3,0 3,1 «AlN – Aluminium Nitride» (en anglès). Ioffe Database. FTI im. A. F. Ioffe, RAN. [Consulta: 1r gener 2014].
- ↑ Dancy, G. Selva; Sheeba, V. Benaline; Louis, C. Nirmala; Amalraj, A. Orbital - the Electronic Journal of Chemistry, 7, 3, 30-09-2015. DOI: 10.17807/orbital.v7i3.628. ISSN: 1984-6428 [Consulta: free].
- ↑ Ambacher, O Journal of Physics D: Applied Physics, 31, 20, 21-10-1998, pàg. 2653–2710. DOI: 10.1088/0022-3727/31/20/001. ISSN: 0022-3727.
- ↑ Tsuruoka, Doug , 17-03-2014.
- ↑ «ACPF-7001: Agilent Technologies Announces FBAR Filter for U.S. PCS Band Mobile Phones and Data Cards» (en anglès). wirelessZONE. EN-Genius Network Ltd., 27-05-2002. Arxivat de l'original el 2008-05-16. [Consulta: 18 octubre 2008].