氮化铝的化学性质和生产方法

氮化铝.英文名称:aluminum nitride 定义:由ⅢA族元素Al和ⅤA族元素N化合而成的半导体材料.分子式为AlN.室温下禁带宽度为6.42eV,属直接跃迁型能带结构.那么接下来我们一起来看看氮化铝的化学性质和生产方法.

　　一、氮化铝的化学性质

　　室温强度高,且强度随温度的升高下降较慢.导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料.具有优异的抗热震性.AlN的导热率是Al2O3的2~3倍,热压时强度比Al2O3还高.氮化铝对Al和其他熔融金属、砷化镓等具有良好的耐蚀性,尤其对熔融Al液具有极好的耐侵蚀性,还具有优良的电绝缘性和介电性质.但氮化铝的高温抗氧化性差,在大气中易吸潮、水解,和湿空气、水或含水液体接触产生热和氮并迅速分解.在2516℃分解,热硬度很高,即使在分解温度前也不软化变形.氮化铝和水在室温下也能缓慢地进行反应,而被水解.和干燥氧气在800℃以上进行反应.

　　二、氮化铝的生产方法

　　1、将氨和铝直接进行氮化反应,经粉碎、分级制得氮化铝粉末.或者将氧化铝和炭充分混合,在电炉中于1700℃还原制得氮化铝.

2、将高纯度铝粉脱脂(用乙醚抽提或在氮气流中加热到150℃)后,放到镍盘中,将盘放在石英或瓷制反应管内,在提纯的氮气流中慢慢地进行加热.氮化反应在820℃左右时发出白光迅速地进行.此时,必须大量通氮以防止反应管内出现减压.这个激烈的反应完毕后,在氮气流中冷却.由于产物内包有金属铝,可将其粉碎,并在氮气流中于1100~1200℃温度下再加热1~2h,即得到灰白色氮化铝.

　　另外,将铝在1200~1400℃下蒸发气化,使其与氮气反应即得到氮化铝的须状物(金属晶须).此外,也有将AlCl3·NH3加成物进行热分解的制法.

　　3、直接氮化法 将氮和铝直接进行氮化反应,经粉碎、分级制得.氮化铝产品质量受反应炉温、原料的预混合以及循环氮化铝粉末所占的混合比例、氮化铝比表面积等条件的影响.因此需严格控制工艺过程,得到稳定特性的氮化铝粉末(如比表面积、一次粒径、凝聚粒径、松密度和表面特性等).

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