Hafniumnitrid

Kristallstruktur
Vorlage:Farbe Hf3+ 0 Vorlage:Farbe N3−
Allgemeines
Name	Hafniumnitrid
Andere Namen	Hafnium(III)-nitrid Hafniummononitrid
Verhältnisformel	HfN
Kurzbeschreibung	dunkelgrauer bis brauner Feststoff<ref name="Jean d’Ans, Ellen Lax, Roger Blachnik">.</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 247-282-3 ECHA-InfoCard 100.042.970 PubChem DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	192,50 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	11,7 g·cm−3<ref name="DOI10.1002/zaac.19673530514" />
Schmelzpunkt	3305 °C<ref name="Jean d’Ans, Ellen Lax, Roger Blachnik" />
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser<ref name="READE">READE: Hafnium Nitride Powder (HfN) (Memento vom 6. August 2013 im Internet Archive)</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="sigma">Datenblatt Hafniumnitrid −325 mesh, 99% bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref> 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.<ref name="brauer">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.</ref>

• So erhält man Hafniumnitrid bei der Synthese aus den Elementen bei 1400 °C bis 1500 °C.<ref name="brauer" />

<math>\mathrm{2 \ Hf + N_2 \ \xrightarrow{1400-1500\;^\circ\text{C}}\ 2 \ HfN }</math>

• 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.<ref name="brauer" />

• Unter Hochdruckbedingungen bildet sich bei Ammonolyse oder Reaktion von Hafniumnitrid mit Stickstoff ein Hafniumnitrid Hf₃N₄ vom kubischen Th₃P₄-Typ mit der Raumgruppe I43d.<ref name="Dzivenko">Dzivenko, Dmytro: High-pressure synthesis, structure and properties of cubic zirconium(IV)- and hafnium(IV) nitrides. Dissertation (2009), urn:nbn:de:tuda-tuprints-18742</ref>

Eigenschaften

Hafniumnitrid ist ein dunkelgrauer bis gelbbrauner geruchloser Feststoff. Er ist elektrisch leitend und hat eine kubische Kristallstruktur<ref name="Jean d’Ans, Ellen Lax, Roger Blachnik"/> vom Natriumchlorid-Typ mit der Raumgruppe Fm3m (Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225.<ref>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).</ref><ref name="Dzivenko" /> 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.<ref name="DOI10.1002/zaac.19673530514">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.</ref> Es ist ein sehr hartes und beständiges Material<ref name="Dale L. Perry" /> und hat eine Vickershärte von 46 GPa<ref name="Derya Deniz">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).</ref>. Hafniumnitrid ist ein Supraleiter mit einer Sprungtemperatur von 9,18 K.<ref name="DOI10.1063/1.1759783">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</ref>

Verwendung

Hafniumnitrid wird als Sputtermaterial zur Erhöhung der Stabilität von Dioden, Transistoren und elektronischen Schaltkreisen verwendet.<ref name="Dale L. Perry">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).</ref> Es wird auch als Beschichtungsmaterial von Schneidwerkzeugen verwendet,<ref>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)</ref> da es der stabilste Hartstoff mit hoher Schmelztemperatur ist.<ref> 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).</ref>

Einzelnachweise

<references />