Hafniumnitrid
chemische Verbindung
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Hafniumnitrid ist eine anorganische chemische Verbindung des Hafniums aus der Gruppe der Nitride.
| Kristallstruktur | |||||||||||||
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| _ Hf3+ _ N3− | |||||||||||||
| Allgemeines | |||||||||||||
| Name | Hafniumnitrid | ||||||||||||
| Andere Namen |
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| Verhältnisformel | HfN | ||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
dunkelgrauer bis brauner Feststoff[1] | ||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||
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| 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 | |||||||||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||||||||
Gewinnung und Darstellung
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
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]. Hafniumnitrid ist ein Supraleiter mit einer Sprungtemperatur von 9,18 K.[10]
Verwendung
Hafniumnitrid wird als Sputtermaterial zur Erhöhung der Stabilität von Dioden, Transistoren und elektronischen Schaltkreisen verwendet.[8] Es wird auch als Beschichtungsmaterial von Schneidwerkzeugen verwendet,[11] da es der stabilste Hartstoff mit hoher Schmelztemperatur ist.[12]