Metaaloxidenitriden

Metaaloxidenitriden zijn materialen die chemisch bestaan uit een metaal, zuurstof en stikstof in één stof of in een solid oplossing. Vaak spreken we van metaaloxynitriden (M-O-N) wanneer stikstof gedeeltelijk in de oxidestructuur wordt ingebouwd. De verhouding van O en N en de keuze van metaal bepalen de kristallografie en de fysieke eigenschappen van deze materialen.

Deze materialen kunnen variëren van keramische coatings tot halfgeleiders en optische keramiek. De aanwezigheid van stikstof in het oxide-lattice kan de binding veranderen, de bandstructuur beïnvloeden en zowel hardheid als chemische stabiliteit verhogen. Eigenschappen variëren van isolerend tot halfgeleidend en zelfs metaalachtig, afhankelijk van samenstelling en verwerking.

Synthesemethoden omvatten nitriding of ammonolyse van oxiden bij hoge temperatuur, nitridering van oxiden in NH3 of N2-rijke atmosferen, en afzettingsprocessen zoals sputteren of CVD (en MOCVD) onder stikstofrijke omstandigheden. Sol-gel routes gevolgd door nitride verhitting zijn ook gangbaar. Het beheersen van stoichiometrie en faseuniformiteit blijft een uitdaging.

Veelvoorkomende systemen zijn TiOxNy, NbOxNy en ZrOxNy; aluminiumoxynitride (AlON) is een bekend voorbeeld van aluminium oxynitride, een transparante keramiek. De variaties bieden verbeterde slijtvastheid, temperatuursbestendigheid en soms optische of elektronische functionaliteit.

Toepassingen omvatten beschermende coatings voor gereedschappen en mechanische componenten, diffusion barriers en dielectrische lagen in micro-elektronica, optische keramiek zoals ALON, fotokatalyse en energieopslag. De keuze van metaalooxynitride hangt af van gewenste chemische stabiliteit, elektrische eigenschappen en verwerkingseisen.