JP5627105B2 - アルカリ土類金属窒化物の製造方法 - Google Patents
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しかしながら、この方法では、金属の表面だけが窒化するにすぎず、内部まで窒化させることは困難であった。従って、この方法で得られた金属窒化物は、前記半導体装置等の高純度品が要求される用途には使用できなかった。
また、カルシウムをアンモニアと熱する方法があるが、この方法によると水素化カルシウムが副生するという問題があり(非特許文献3)、さらに、4窒化三カルシウムを250℃に熱する方法もあるが、爆発性や毒性の問題があった(非特許文献4)。
また、溶融した亜鉛−カルシウム合金を、加熱、加圧された窒素のジェットと反応させる窒化カルシウムの合成方法が開示されているが(特許文献1)、この方法には、特別な装置が必要であり、工業的に有利な方法とは言い難い。
さらにまた、特許文献2には四塩化ケイ素などの金属ハロゲン化物と液体アンモニアとの反応で金属アミドを合成し、分離した生成物を窒素又はアンモニア雰囲気中で加熱分解することで窒化けい素等が得られることが記載されている。しかしながら、アルカリ金属やアルカリ土類金属は、そのハロゲン化物と液体アンモニアを反応させるとアンモニウムハライドを生成するものであり、アミドは生成しないことは周知であるから、特許文献2にはアルカリ金属やアルカリ土類金属については全く記載されていない。
ものである。
これらのアルカリ土類金属は、公知であり、公知の方法で製造することができる。
アルカリ土類金属アミドを熱分解する温度の下限は、アルカリ土類金属アミドが熱分解する温度であるが、反応時間と経済性の点から、500℃以上が好ましく、800℃以上がより好ましく、1000℃以上がさらに好ましい。温度の上限は、アルカリ土類金属窒化物が分解しない温度であるが、反応炉や経済性から、1500℃以下とすることが好ましい。従って、アルカリ土類金属アミドを熱分解する温度は、500〜1500℃が好ましく、さらに800〜1300℃、特に1000〜1200℃が好ましい。
一方、連続式の場合には、例えば、N2やArで内部が満たされたロータリーキルンを用いれば、容易にアルカリ土類金属窒化物が連続的に回収される。
金属カルシウム2.00gを200ccの反応容器に入れ、アンモニア40gを充填させた後、100℃、2時間反応させた。反応後の回収物をXRDにより構造解析をした結果、カルシウムアミドの単相であった(図1)。また、回収したカルシウムアミドの重量は3.58gであり、収率は99.6%であった。
得られたカルシウムアミド化合物2.00gを、窒素雰囲気下で1000℃、4時間加熱した。反応後の生成物をXRDにより構造解析をした結果、窒化カルシウムの単相であった(図1)。得られた窒化カルシウムは1.37gであり、収率は99.8%であった。
実施例1と同様に、金属ストロンチウム2.00gを出発原料とした場合は、アンモニアとの反応後のアミド化合物の構造はストロンチウムアミド単相であり、収率は99.2%であった(図1)。得られたストロンチウムアミドの熱分解(1000℃、4時間、N2中)後の生成物は窒化ストロンチウム単相であり、収率は99.5%であった(図1)。
さらに、実施例1と同様に、金属バリウム2.00gを出発原料とした場合は、アンモニアとの反応後のアミド化合物の構造はバリウムアミド単相であり、収率は99.7%であった(図1)。得られたバリウムアミドの熱分解(1000℃、4時間、N2中)後の生成物は窒化バリウム単相であり、収率は99.3%であった(図1)。
実施例1と同様にして得られたカルシウムアミド化合物2.00gを、窒素雰囲気下で800℃、900℃又は1300℃、4〜16時間加熱した。反応後の生成物をXRDにより構造解析をした結果、窒化カルシウムの単相であった(図2)。得られた窒化カルシウムは1.37gであり、収率は99.8%であった。
実施例2と同様にして得られたストロンチウムアミドを、ヘリウム雰囲気下で600℃、6時間加熱した。反応後の生成物をXRDにより構造解析をした結果、窒化ストロンチウムの単相であった(図3)。収率はほぼ定量的であった。
Claims (2)
- 1種のアルカリ土類金属にアンモニアを反応させて液相化し、得られたアルカリ土類金属アミドを、真空下又は窒素ガス若しくは不活性ガス下、500〜1500℃の温度で熱分解する、アルカリ土類金属窒化物の製造方法。
- アルカリ土類金属が、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム又はバリウムである請求項1記載の製造方法。
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