Hafniumnitrid
| Kristallstruktur | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||
| _ Hf3+ _ N3− | |||||||||||||
| Allgemeines | |||||||||||||
| Name | Hafniumnitrid | ||||||||||||
| Andere Namen |
| ||||||||||||
| Verhältnisformel | HfN | ||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
dunkelgrauer bis brauner Feststoff[1] | ||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||
| |||||||||||||
| Eigenschaften | |||||||||||||
| Molare Masse | 192,50 g·mol−1 | ||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||||||
| Dichte |
11,7 g·cm−3[2] | ||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||
| Löslichkeit |
nahezu unlöslich in Wasser[3] | ||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||
| |||||||||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||||||||
Hafniumnitrid ist eine anorganische chemische Verbindung des Hafniums aus der Gruppe der Nitride.
Gewinnung und Darstellung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Hafniummnitrid kann nach den gleichen Verfahren wie Titannitrid dargestellt werden.[5]
- So erhält man Hafniumnitrid bei der Synthese aus den Elementen bei 1400 °C bis 1500 °C.[5]
- Bei der Herstellung von Hafniumnitrid aus Hafnium(IV)-chlorid durch das Aufwachsverfahren wird bei Gegenwart von Wasserstoff (H2 + N2 oder Ammoniak) eine tiefere Temperatur (2000 bis 2400 °C) benötigt als in reinem Stickstoff (2900 °C). Im letzteren Fall erfolgt die Abscheidung bedeutend langsamer als bei Anwesenheit von Wasserstoff.[5]
- Unter Hochdruckbedingungen bildet sich bei Ammonolyse oder Reaktion von Hafniumnitrid mit Stickstoff ein Hafniumnitrid Hf3N4 vom kubischen Th3P4-Typ mit der Raumgruppe I43d.[6]
Eigenschaften
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Hafniumnitrid ist ein dunkelgrauer bis gelbbrauner geruchloser Feststoff. Er ist elektrisch leitend und hat eine kubische Kristallstruktur[1] vom Natriumchlorid-Typ mit der Raumgruppe Fm3m (Nr. 225).[7][6] Durch Leerstellen in der Gitterstruktur beträgt die reale Dichte von Hafniumnitrid nur 11,70 g·cm−3 anstelle der auf Basis von Gitterstrukturanalysen mit Röntgenverfahren bestimmten 13,39 g·cm−3.[2] Es ist ein sehr hartes und beständiges Material[8] und hat eine Vickershärte von 46 GPa[9].
Verwendung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Hafniumnitrid wird als Sputtermaterial zur Erhöhung der Stabilität von Dioden, Transistoren und elektronischen Schaltkreisen verwendet.[8] Es wird auch als Beschichtungsmaterial von Schneidwerkzeugen verwendet,[10] da es der stabilste Hartstoff mit hoher Schmelztemperatur ist.[11]
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ a b c Roger Blachnik (Hrsg.): Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Begründet von Jean d’Ans, Ellen Lax. 4., neubearbeitete und revidierte Auflage. Band 3: Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale. Springer, Berlin 1998, ISBN 3-540-60035-3, S. 479 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche)..
- ↑ a b M. E. Straumanis, C. A. Faunce: Der unvollkommene Aufbau des Hafniumnitrids und das Bindungsproblem. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 353, 1967, S. 329–336, doi:10.1002/zaac.19673530514.
- ↑ READE: Hafnium Nitride Powder (HfN) ( vom 6. August 2013 im Internet Archive)
- ↑ Datenblatt Hafniumnitrid −325 mesh, 99% bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 20. Juli 2022 (PDF).
- ↑ a b c Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1379.
- ↑ a b Dzivenko, Dmytro: High-pressure synthesis, structure and properties of cubic zirconium(IV)- and hafnium(IV) nitrides. Dissertation (2009), urn:nbn:de:tuda-tuprints-18742
- ↑ Werner Martienssen, Hans Warlimont: Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data. Springer, 2005, ISBN 978-3-540-30437-1, S. 468 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ a b Dale L. Perry: Handbook of Inorganic Compounds, Second Edition. Taylor & Francis US, 2011, ISBN 1-4398-1462-7, S. 194 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Derya Deniz: Texture evolution in metal nitride (aluminum nitride, titanium nitride, hafnium nitride) thin films prepared by off-normal incidence reactive magnetron sputtering. ProQuest, 2008, ISBN 978-1-109-03782-1, S. 6 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Ewald Werner: Werkstofftechnik. Pearson Deutschland GmbH, 2011, ISBN 978-3-86894-006-0, S. 634 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche)
- ↑ Hmt, Hmt, H. M T. Bangalore: Production Technology. Tata McGraw-Hill Education, 2001, ISBN 978-0-07-096443-3, S. 41 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).