窒化アルミニウム

窒化アルミニウム (ちっかあるみにうむ, Aluminum Nitride; AlN) とは、アルミニウムの窒化物であり、無色透明のセラミックスである。

結晶構造はウルツ鉱構造(六方晶系)と閃亜鉛鉱構造(立方晶系)の2種類を取りうるが、前者がエネルギー的に安定である。ウルツ鉱構造の格子定数は、a軸が約3.11、c軸が約4.98（単位Å）。

バンドギャップは約6.3eVと非常に大きく、絶縁体である。そのため窒化ガリウムを発光デバイスとして用いる際の障壁層として用いられる。

窒化アルミニウムは化学的には非常に安定した物質であり、一般的な酸(塩酸、硫酸、硝酸等)や塩基には溶けない。しかし、粉末状態の窒化アルミニウムは雰囲気中の水と容易に反応して、

AlN + 3H₂O → Al(OH)₃ + NH₃

という反応を起こす。従って粉末は乾燥空気または高純度窒素ガス中で保管する必要がある。

アルミニウムは、地金を新造する際に「電気の缶詰」といわれるほど電気を消費するが、再生する場合には新造時の約3％のエネルギーしか電気を要しないためリサイクルの優等生と言われる。しかし、実際には融解時に空気中の窒素と反応して窒化アルミニウムAlNとして一部が失われ,

2Al + N₂ → 2AlN

この窒化物は融解時にるつぼの表面に浮かぶのでスカムとして捨てられるが、上記のように空気中の水分と徐々に反応してアンモニアを生じ、公害のもととなる。

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