Tantalnitrid

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Kristallstruktur
Strukturformel von Tantalnitrid
__ Ta3+     __ N3−
Allgemeines
Name Tantalnitrid
Andere Namen
  • Tantal(III)-nitrid
  • Tantalmononitrid
Verhältnisformel TaN
CAS-Nummer 12033-62-4
Kurzbeschreibung

grauer, geruchloser Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 194,96 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

14,3 g·cm−3[1]

Schmelzpunkt

2950 °C[1]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser[1]

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

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Tantalnitride sind keramische Verbindungen aus Tantal und Stickstoff. Sie treten in mehreren Modifikationen und Oxidationsstufen auf (α-TaN, ε-TaN, Ta2N, Ta3N5, Ta4N5, Ta5N6). Am häufigsten verwendet wird Tantalmononitrid TaN. Es wird hauptsächlich bei der Chipherstellung als Sperr- und Haftschicht (Low-K-Dielektrika) verwendet, kommt jedoch auch bei hochgenauen Dünnschichtwiderständen zum Einsatz. Bei Dickschicht-Solarzellen setzt man Tantalnitrid als Diffusionsbarriere ein. Das Material wird dabei durch Sputtern aufgetragen. Weiterhin wird Tantalnitrid als Beschichtungsmaterial in der Medizintechnik oder von Schmelztiegeln verwendet, da es resistent gegen flüssige Aktiniden-Metalle ist.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Tantalnitrid-Schichten können auf verschiedene Arten erzeugt werden. Die derzeit meist angewendete Methode ist die Sputterdeposition von Tantal in Anwesenheit von Stickstoffionen (reaktive Sputterdeposition). Im Zentrum der Forschung steht derzeit die Abscheidung von Tantalnitrid mithilfe der chemischen Gasphasenabscheidung bzw. der Atomlagenabscheidung. Hierfür werden metallorganische Reaktionsgase (Precursor) benötigt, die als Tantal-Quelle dienen. Ebenfalls notwendig ist eine Stickstoffquelle, wie das sehr häufig eingesetzte Ammoniak, das bei den üblichen Prozesstemperaturen von 200−400 °C dissoziiert. Es gibt allerdings auch Reaktionsgase wie TBTDET (Tert-Butylimido-Tris(Diethylamido)Tantal), das sowohl als Tantal- als auch als Stickstoffquelle dient. Darüber hinaus existieren noch unzählige weitere Möglichkeiten Tantalnitrid-Schichten zu erzeugen, wie beispielsweise die Ionenimplantation von Stickstoff in Tantal-Schichten.

Tantal(V)-nitrid Ta3N5 als valenzmäßig zusammengesetztes, nicht metallisches Nitrid kann durch Umsetzung von Tantal(V)-oxid mit Ammoniak oder Tantal(V)-chlorid mit Ammoniumchlorid dargestellt werden.[2]

\mathrm{3 \ Ta_2O_5  + 10 \ NH_3  \longrightarrow 2 \ Ta_3N_5  + 15 \ H_2O}

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g Datenblatt Tantalnitrid bei AlfaAesar, abgerufen am 15. Dezember 2010 (JavaScript erforderlich).
  2.  Georg Brauer: Handbuch der präparativen anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band III, Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1472.

Literatur[Bearbeiten]

  • Jens Baumann: Herstellung, Charakterisierung und Bewertung leitfähiger Diffusionsbarrieren auf Basis von Tantal, Titan und Wolfram für die Kupfermetallisierung von Siliciumschaltkreisen. Shaker, Aachen 2004. – ISBN 3-832-22532-3 (Weblink zum PDF, 45,38 MB)

Weblinks[Bearbeiten]