Hafniumnitrid

Kristallstruktur
	_ Hf3+ 0 _ N3−
Allgemeines
Name	Hafniumnitrid
Andere Namen	Hafnium(III)-nitrid; Hafniummononitrid;
Verhältnisformel	HfN
Kurzbeschreibung	dunkelgrauer bis brauner Feststoff
Externe Identifikatoren/Datenbanken
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
Schmelzpunkt	3305 °C
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung	keine GHS-Piktogramme
	keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze	H: keine H-Sätze
	P: keine P-Sätze
	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

Hafniummnitrid kann nach den gleichen Verfahren wie Titannitrid dargestellt werden.

So erhält man Hafniumnitrid bei der Synthese aus den Elementen bei 1400 °C bis 1500 °C.

\mathrm {2\ Hf+N_{2}\ {\xrightarrow {1400-1500\;^{\circ }{\text{C}}}}\ 2\ HfN}

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.

Unter Hochdruckbedingungen bildet sich bei Ammonolyse oder Reaktion von Hafniumnitrid mit Stickstoff ein Hafniumnitrid Hf₃N₄ vom kubischen Th₃P₄-Typ mit der Raumgruppe I43d.

Eigenschaften

Hafniumnitrid ist ein dunkelgrauer bis gelbbrauner geruchloser Feststoff. Er ist elektrisch leitend und hat eine kubische Kristallstruktur vom Natriumchlorid-Typ mit der Raumgruppe Fm3m (Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225. 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. Es ist ein sehr hartes und beständiges Material und hat eine Vickershärte von 46 GPa. Hafniumnitrid ist ein Supraleiter mit einer Sprungtemperatur von 9,18 K.

Verwendung

Hafniumnitrid wird als Sputtermaterial zur Erhöhung der Stabilität von Dioden, Transistoren und elektronischen Schaltkreisen verwendet. Es wird auch als Beschichtungsmaterial von Schneidwerkzeugen verwendet, da es der stabilste Hartstoff mit hoher Schmelztemperatur ist.

Einzelnachweise

1 2 3 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). .
1 2 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) (Memento vom 6. August 2013 im Internet Archive)
↑ Datenblatt Hafniumnitrid −325 mesh, 99% bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 20. Juli 2022 (PDF).
1 2 3 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.
1 2 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).
1 2 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).
↑ H.-S. Seo, T.-Y. Lee, J. G. Wen, I. Petrov, J. E. Greene, and D. Gall, “Growth and physical properties of epitaxial HfN layers on MgO(001),” J. Appl. Phys. 96, 878–884 (2004), doi:10.1063/1.1759783
↑ 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).

[Jean_d’Ans,_Ellen_Lax,_Roger_Blachnik-1] 1 2 3 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). .

[DOI10.1002/zaac.19673530514-2] 1 2 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-3] READE: Hafnium Nitride Powder (HfN) (Memento vom 6. August 2013 im Internet Archive)

[sigma-4] Datenblatt Hafniumnitrid −325 mesh, 99% bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 20. Juli 2022 (PDF).

[brauer-5] 1 2 3 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.

[Dzivenko-6] 1 2 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).

[Dale_L._Perry-8] 1 2 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-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).

[DOI10.1063/1.1759783-10] H.-S. Seo, T.-Y. Lee, J. G. Wen, I. Petrov, J. E. Greene, and D. Gall, “Growth and physical properties of epitaxial HfN layers on MgO(001),” J. Appl. Phys. 96, 878–884 (2004), doi:10.1063/1.1759783

[11] 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)

[12] 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).