Nitrure d'aluminium

Nitrure d'aluminium
__ Al3+       __ N3- Structure cristalline wurtzite du nitrure d'aluminium. En haut : poudre d'AlN.
Identification
Nom UICPA	azanylidynealumane
Nom systématique	nitrure d'aluminium(III)
Synonymes	nitrure d'aluminium
No CAS	24304-00-5
No ECHA	100.041.931
No CE	246-140-8
No RTECS	BD1055000
PubChem	90455
SMILES	N#[Al] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/Al.N Std. InChIKey : PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N
Apparence	poudre beige inodore[1]
Propriétés chimiques
Formule	AlN  [Isomères]
Masse molaire[2]	40,988 2 ± 0,000 2 g/mol Al 65,83 %, N 34,17 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2 400 °C[1] (décomposition)
Masse volumique	3,26 g/cm3[1]
Propriétés électroniques
Largeur de bande interdite	6,015 eV[3]
Cristallographie
Système cristallin	hexagonal[4]
Symbole de Pearson	hP4
Classe cristalline ou groupe d’espace	P63mc (no 186) [4] hexagonal Hermann-Mauguin : ${\displaystyle P\ 6_{3}\ m\ c\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle C_{6v}^{4}\,}$
Notation Schönflies	C4 6v
Structure type	wurtzite[5]
Paramètres de maille	a = 311,0 à 311,3 pm, c = 497,8 à 498,2 pm[6]
Précautions
SGH[1]
Attention H373 et H410 H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes (indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée (indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger) H410 : Très toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme
Composés apparentés
Autres cations	Nitrure de bore Nitrure de gallium Nitrure d'indium
Autres anions	Phosphure d'aluminium Arséniure d'aluminium Antimoniure d'aluminium
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le nitrure d'aluminium est un semiconducteur III-V à gap direct de 6,015 eV^[3] à 300 K. De formule chimique AlN, il s'agit d'une céramique réfractaire dont la conductivité thermique peut atteindre 321 W/m/K^[7]. Il présente ainsi la particularité d'être à la fois isolant électrique et conducteur thermique, avec des conductivités mesurées de 25 à 319 W/m/K selon la structure du matériau, telle que monocristal^[8], couche mince^[9] ou nanofil^[10]. Il est également résistant à l'oxydation et à l'abrasion, et présente des propriétés piézoélectriques intéressantes, avec un coefficient d₃₃ compris entre 3,4^[11] et 5,0^[12] pm/V et un coefficient de couplage électromécanique voisin de 7 %^[13].

La structure cristalline du nitrure d'aluminium est de type wurtzite, dans le système hexagonal selon le groupe d'espace P6₃mc (n^o 186) avec pour paramètres a = 311,17 pm et c = 497,88 pm. Elle peut également être de type blende, dans le système cubique selon le groupe d'espace F43m (n^o 216). Le coefficient de dilatation du polymorphe wurzite calculé le long de ses axes cristallographiques vaut 4,2 × 10⁻⁶ K⁻¹ le long de l'axe a et 5,3 × 10⁻⁶ K⁻¹ le long de l'axe c^[14].

Le nitrure d'aluminium est ainsi l'un des rares matériaux à avoir une bande interdite large et à gap direct d'une part (presque deux fois plus large que celles du SiC et du GaN), et une conductivité thermique élevée d'autre part^[15]. Ceci provient de sa faible masse atomique, de ses liaisons interatomiques fortes et de sa structure cristalline simple^[16]. C'est ce qui rend ce matériau intéressant pour les applications aux réseaux de télécommunications haut débit à forte puissance, permettant notamment une meilleure dissipation thermique que le nitrure de gallium dans les équipements électroniques de puissance et radiofréquence.