Hafniumnitrid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Hafniumnitrid
_ Hf3+ 0 _ N3−
Allgemeines
Name Hafniumnitrid
Andere Namen
  • Hafnium(III)-nitrid
  • Hafniummononitrid
Verhältnisformel HfN
Kurzbeschreibung

dunkelgrauer bis brauner Feststoff[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 25817-87-2
EG-Nummer 247-282-3
ECHA-InfoCard 100.042.970
Wikidata Q4321606
Eigenschaften
Molare Masse 192,50 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

11,7 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

3305 °C[1]

Löslichkeit

nahezu unlöslich in Wasser[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[4]
keine GHS-Piktogramme

H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
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

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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]

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)Vorlage:Raumgruppe/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].

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

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  1. 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)..
  2. 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.
  3. READE: Hafnium Nitride Powder (HfN) (Memento vom 6. August 2013 im Internet Archive)
  4. Datenblatt Hafniumnitrid −325 mesh, 99% bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 20. Juli 2022 (PDF).
  5. 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.
  6. 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
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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)
  11. 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).