Hafniumnitrid

Kristallstruktur
_ 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.

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]

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

• 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.^[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]

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).