อะลูมิเนียมไนไตรด์

ชื่อ
ชื่อ IUPAC อะลูมิเนียมไนไตรด์
ชื่ออื่นๆ อัลเอ็น
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	24304-00-5 วาย
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ ภาพแบบโต้ตอบ
ชอีบี	เชบี:50884 วาย
เคมสไปเดอร์	81668 วาย
บัตรข้อมูล ECHA	100.041.931
หมายเลข EC	246-140-8
อ้างอิง Gmelin	13611
PubChem CID	90455
หมายเลข RTECS	BD1055000
มหาวิทยาลัย	7K47D7P3M0 วาย
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID8066977
อินชิ InChI=1S/Al.N วาย รหัส: PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N วาย InChI=1/Al.N/rAlN/c1-2 รหัส: PIGFYZPCRLYGLF-PXKYIXAJAH
รอยยิ้ม [AlH2-]1[N+]47[AlH-]2[N+][AlH-]3[N+]8([AlH2-][NH+]([AlH2-]4)[AlH2-]6)[AlH-]4[N+][AlH-]5[N+]6([AlH2-]6)[Al-]78[N+]78[AlH-]([NH+]69)[NH+]5[AlH2-][NH+]4[AlH-]7[NH+]3[AlH2-][NH+]2[AlH-]8[NH+]1[AlH2-]9 [AlH2-]1[NH+]([AlH2-]6)[AlH2-][NH+]7[AlH-]2[N+][Al-]3([N+][AlH-]9[N+]5)[N+]18[Al-]45[N+][AlH-]5[NH+]6[Al-]78[N+]78[AlH2-][NH+]5[AlH2-][N+]4([AlH2-][NH+]9[AlH2-]4)[AlH-]7[N+]34[AlH2-][NH+]2[AlH2-]8
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	อัลเอ็น
มวลโมลาร์	40.989 กรัม/โมล[ 1 ]
รูปร่าง	สีขาวถึงเหลืองอ่อน
ความหนาแน่น	3.255 กรัม/ซม. ³ [ 1 ]
จุดหลอมเหลว	2,500 °C (4,530 °F; 2,770 K) [ 7 ]
ความสามารถในการละลายในน้ำ	ไฮโดรไลซิส (ผง), ไม่ละลาย (ผลึกเดี่ยว)
ความสามารถในการละลาย	ไม่ละลายน้ำ เกี่ยวข้องกับการไฮโดรไลซิสในสารละลายน้ำของเบสและกรด[ 2 ]
ช่องว่างพลังงาน	6.015 eV [ 3 ] [ 4 ] (300 K โดยตรง)
การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน	~300 cm² / (V·s)
การนำความร้อน	321 W/(m·K) [ 5 ]
ดัชนีหักเห ( n D )	2.048 [ 6 ] (300 กิโลไบต์, แล = 633 นาโนเมตร)
โครงสร้าง[ 9 ]
โครงสร้างผลึก	เวิร์ตไซต์(ชั้นบรรยากาศ)
กลุ่มอวกาศ	C 6v 4 - P 6 3 mc , No. 186, hP4
ค่าคงที่แลตติส	a  = 0.31117 นาโนเมตร[ 8 ] , c  = 0.49788 นาโนเมตร
หน่วยสูตร ( Z )	2
เรขาคณิตเชิงพิกัด	ทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่า
โครงสร้าง[ 10 ]
โครงสร้างผลึก	เกลือหิน(ความดันสูง)
กลุ่มอวกาศ	${\displaystyle O_{h}^{5}{\text{-}}Fm{\overline {3}}m}$เลขที่ 225, cF8
ค่าคงที่แลตติส	a  = 0.3938 นาโนเมตร
หน่วยสูตร ( Z )	4
เทอร์โมเคมี[ 11 ]
ความจุความร้อน( C )	30.1 จูล/(โมล·เคลวิน)
เอนโทรปีโมลาร์มาตรฐาน( S ⦵ 298 )	20.2 จูล/(โมล·เคลวิน)
เอนทาลปีมาตรฐานของการเกิด(Δ f H ⦵ 298 )	−318.0 กิโลจูล/โมล
Gibbs free energy(ΔfG⦵)	−287.0 kJ/mol
Hazards
GHS labelling:
Pictograms	‍‍
Signal word	Warning
Hazard statements	H315, H319, H335, H373, H411
Precautionary statements	P260, P264, P271, P280, P301+P330+P331, P302+P352, P303+P361+P353, P304+P340, P305+P351+P338, P310, P312, P321, P332+P313, P337+P313, P362, P363, P403+P233, P405, P501
NFPA 704 (fire diamond)	1 0 0
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa). วาย verify (what is วายเอ็น ?) Infobox references

Aluminium nitride (AlN) is a solid nitride of aluminium, which was first synthesized in 1862 by F. Briegleb and A. Geuther.^[12][13]

AlN is a wide-bandgap semiconductor composed of aluminium and nitrogen. It crystallizes predominantly in the wurtzite structure and exhibits a direct band gap of approximately 6 eV at room temperature The exceptionally wide bandgap enables applications in deep-ultraviolet optoelectronics, while the material's thermal conductivity 321 W/(m·K),^[5] and strong polarization effects make it an important buffer and template material for III-nitride quantum heterostructures used in high-power and high-frequency electronic devices.^[14][15]

AlN exists primarily in the hexagonal wurtzite crystal structure,^[16] which plays a central role in determining its physical properties. In this structure, aluminium and nitrogen atoms alternate along the crystallographic c-axis, with each atom tetrahedrally coordinated to four atoms of the opposite species adopting a sp³-like bonding and an in-plane constant of 3.11Å.^[17]

นอกจากเฟสเวิร์ตไซต์ที่มีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์แล้ว AlN ยังสามารถก่อตัวเป็น เฟส ซิงค์เบลนด์ลูกบาศก์ที่ไม่เสถียรซึ่งโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นในฟิล์มบางที่เติบโตภายใต้สภาวะที่ไม่สมดุล มีการคาดการณ์ว่าเฟสลูกบาศก์ของ AlN (zb-AlN) สามารถแสดงสภาพนำยิ่งยวดได้ที่ความดันสูง^{[ 18 ]}ที่ความดันสูงเพียงพอ มีรายงานการเปลี่ยนเฟสไปเป็นโครงสร้างร็อคซอลต์^{[ 19 ]} พารามิเตอร์แลตติซและส่วนเกินของพลังงานสถานะพื้นฐานสำหรับโครงสร้างผลึก AlN ที่แตกต่างกันที่ความดันศูนย์แสดงอยู่ในตารางด้านล่าง: ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

ในสถานะบริสุทธิ์ (ไม่เจือปน) AlN มีค่าการนำไฟฟ้า ต่ำมาก โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 10 ⁻¹¹ –10 ⁻¹³  Ω ⁻¹ ⋅cm ⁻¹ซึ่งสามารถเพิ่มขึ้นเป็น 10 ⁻⁵ –10 ⁻⁶  Ω ⁻¹ ⋅cm ⁻¹เมื่อมีการเจือปนโดยเจตนา^{[ 23 ]}การแตกตัวทางไฟฟ้าเกิดขึ้นที่สนามไฟฟ้าสูงในระดับ 1 × 10⁵  V/mm (ความแข็งแรงของไดอิเล็กทริก ) ซึ่งสะท้อนถึง ช่องว่างแถบกว้างของวัสดุและพันธะเคมี ที่ แข็งแรง ^{[ 23 ]}

หนึ่งในคุณสมบัติภายในที่โดดเด่นที่สุดของเวิร์ตไซต์ AlN คือการโพลาไรเซชัน ที่เกิดขึ้นเอง ซึ่งเกิดจากลักษณะที่ไม่สมมาตรของโครงสร้างผลึกและลักษณะไอออนิกที่แข็งแกร่งของพันธะ Al-N ความแตกต่างอย่างมากในค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีระหว่างอะลูมิเนียมและไนโตรเจนส่งผลให้เกิดการโพลาไรเซชันอย่างมากตามแกน c ^{[ 24 ]}

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุ III-ไนไตรด์อื่นๆ AlN มีค่าโพลาไรเซชันแบบสปอนเทเนียส ที่สูงกว่า เนื่องจากโครงสร้างผลึกที่ไม่สมบูรณ์แบบ (P _sp : AlN 0.081 C/m ² > InN 0.032 C/m ² > GaN 0.029 C/m ² ) ^{[ 25 ]}

นอกจากนี้ คุณสมบัติทาง ไฟฟ้าแบบเพียโซยังก่อให้เกิดประจุโพลาไรเซชันที่เกิดจากความเครียดอย่างมีนัยสำคัญภายใต้ความไม่ตรงกันของแลตติสหรือความเครียดภายนอก ผลกระทบโพลาไรเซชันเหล่านี้สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดความหนาแน่นสูงของตัวพาอิสระที่ส่วนต่อประสานของโครงสร้างเฮเทโร III-ไนไตรด์โดยไม่จำเป็นต้องมีการเจือปนโดยเจตนา^{[ 24 ]}ในโครงสร้างเฮเทโรที่ใช้ AlN ประจุที่เหนี่ยวนำโดยโพลาไรเซชันเหล่านี้สามารถก่อให้เกิดก๊าซอิเล็กตรอนสองมิติ (2DEG) ที่ถูกจำกัดอยู่ที่ส่วนต่อประสาน^{[ 24 ]}ทำให้มีความหนาแน่นของตัวพาสูงโดยไม่ต้องมีการเจือปนโดยเจตนา 2DEG ที่เหนี่ยวนำโดยโพลาไรเซชันดังกล่าวถูกนำไปใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ III-ไนไตรด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งทรานซิสเตอร์ที่มีความคล่องตัวของอิเล็กตรอนสูง^{[ 26 ]}

ค่าคงที่โพลาไรเซชันแบบสปอนเทเนียสและเพียโซอิเล็กทริกวิกฤตสำหรับ AlN แสดงอยู่ในตารางด้านล่าง: ^{[ 25 ] [ 27 ]}

เนื่องจากไม่มีสมมาตรผกผันตามทิศทางขั้ว ฟิล์มบาง AlN สามารถปลูกได้โดยมีการวางแนวขั้วโลหะหรือขั้วไนโตรเจน โดยคุณสมบัติโดยรวมและพื้นผิวจะขึ้นอยู่กับขั้วที่เลือกอย่างมาก^{[ 28 ]} AlN ขั้วโลหะ (Al-polar) หมายถึงฟิล์มที่ปลูกโดยมีพื้นผิวสิ้นสุดด้วยอะตอมอะลูมิเนียมตามทิศทาง [0001] ในขณะที่ AlN ขั้วไนโตรเจน (N-polar) สอดคล้องกับฟิล์มที่สิ้นสุดด้วยอะตอมไนโตรเจนตามทิศทาง [000-1] ตรงกันข้าม^{[ 29 ]}

ความแตกต่างในการสิ้นสุดของพื้นผิวส่งผลให้เกิดการกำหนดค่าการยึดเกาะพื้นผิวและปฏิกิริยาทางเคมีที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อพฤติกรรมการเติบโตแบบเอพิเท็กเซียและคุณสมบัติของอินเทอร์เฟซ ส่งผลให้บทบาทของโพลาไรเซชันและขั้วในการกำหนดพฤติกรรมทางกายภาพและอิเล็กทรอนิกส์ของ AlN ยังคงเป็นหัวข้อการวิจัยที่สำคัญ^{[ 30 ]}

AlN มีค่าการนำความร้อน สูง ผลึกเดี่ยว AlN คุณภาพสูง ที่ปลูกด้วยวิธี MOCVDมีค่าการนำความร้อนโดยธรรมชาติ 321 W/(m·K) ซึ่งสอดคล้องกับการคำนวณจากหลักการพื้นฐาน^{[ 5 ]} สำหรับเซรามิก ที่เป็นฉนวนไฟฟ้า ค่าการนำความร้อน จะอยู่ที่ 70–210 W/(m·K) สำหรับวัสดุที่เป็นผลึกหลายเหลี่ยม และสูงถึง 285 W/(m·K) สำหรับผลึกเดี่ยว^{[ 23 ]}

AlN เป็นหนึ่งในวัสดุไม่กี่ชนิดที่มีทั้งช่องว่างแถบพลังงาน กว้างและโดยตรง (เกือบสองเท่าของSiCและGaN ) และค่าการนำความร้อนสูง^{[ 31 ]}ซึ่งเป็นผลมาจากมวลอะตอมที่เล็ก พันธะระหว่างอะตอมที่แข็งแรง และโครงสร้างผลึกที่เรียบง่าย^{[ 32 ]}คุณสมบัตินี้ทำให้ AlN น่าสนใจสำหรับการใช้งานในเครือข่ายการสื่อสารความเร็วสูงและกำลังสูง อุปกรณ์หลายชนิดจัดการและควบคุมพลังงานจำนวนมากในปริมาตรขนาดเล็กและด้วยความเร็วสูง ดังนั้นเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นฉนวนไฟฟ้าและค่าการนำความร้อนสูง AlN จึงเป็นวัสดุที่มีศักยภาพสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง ในบรรดาวัสดุไนไตรด์กลุ่ม III นั้น AlN มีค่าการนำความร้อนสูงกว่าแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) ดังนั้น AlN จึงมีข้อได้เปรียบมากกว่า GaN ในแง่ของการกระจายความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังและคลื่นความถี่วิทยุหลายชนิด

การขยายตัวทางความร้อนเป็นคุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่คำนวณได้ของ AlN ที่ 300 K คือ 4.2×10 ⁻⁶ K ⁻¹ตามแกน a และ 5.3×10 ⁻⁶ K ⁻¹ตามแกน c ^{[ 33 ]}

อะลูมิเนียมไนไตรด์มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูงในบรรยากาศเฉื่อยและหลอมเหลวที่ประมาณ 2,200 °C (2,470 K; 3,990 °F) ในสุญญากาศ AlN จะสลายตัวที่ประมาณ 1,800 °C (2,070 K; 3,270 °F) ในอากาศ การออกซิเดชันของพื้นผิวจะเกิดขึ้นเหนือ 700 °C (973 K; 1,292 °F) และแม้ที่อุณหภูมิห้อง ก็ตรวจพบชั้นออกไซด์บนพื้นผิวที่มีความหนา 5–10 นาโนเมตร ชั้นออกไซด์นี้ช่วยปกป้องวัสดุได้ถึง 1,370 °C (1,640 K; 2,500 °F) เหนืออุณหภูมินี้จะเกิดการออกซิเดชันภายในเนื้อวัสดุ อะลูมิเนียมไนไตรด์มีเสถียรภาพในบรรยากาศไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถึง 980 °C (1,250 K; 1,800 °F) ^{[ 34 ]}

วัสดุจะละลายช้าๆ ในกรดแร่ผ่านการโจมตีที่ขอบเกรนและในด่าง เข้มข้นผ่านการโจมตีที่เกรนอะลูมิเนียมไนไตรด์ วัสดุจะไฮโดรไลซิสช้าๆ ในน้ำ อะลูมิเนียมไนไตร ด์ทนต่อการโจมตีจากเกลือหลอมเหลวส่วนใหญ่ รวมถึงคลอไรด์และไครโอไลต์^{[ 35 ]}

สามารถสร้างลวดลายอะลูมิเนียมไนไตรด์ได้ด้วยการกัด ด้วย ไอออนแบบปฏิกิริยาโดยใช้ Cl ₂ ^{[ 36 ] [ 37 ]}

ผลึก เดี่ยวอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นเพื่อใช้เป็นพื้นผิวพื้นฐานสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ III-ไนไตรด์ เนื่องจากจุดหลอมเหลวที่สูงมากของ AlN (สูงกว่า 2800 °C) และการสลายตัวทางความร้อนก่อนที่จะหลอมเหลวภายใต้ความดันบรรยากาศ ( ความดันบรรยากาศ ) เทคนิคการเติบโตแบบหลอมเหลวแบบดั้งเดิมจึงไม่สามารถใช้งานได้ ส่งผลให้ผลึก AlN ขนาดใหญ่ถูกผลิตขึ้นเกือบทั้งหมดโดยวิธีการเติบโตแบบไอระเหยที่อุณหภูมิสูง โดยการสะสมไอระเหยทางกายภาพ (PVD) หรือที่เรียกว่าการเติบโตแบบระเหิด^{[ 38 ]}เป็นเทคนิคที่ได้รับการยอมรับมากที่สุด ซึ่งสามารถเขียนได้ดังนี้:

โดยทั่วไปแล้ว วัสดุตั้งต้น AlN ที่เป็นของแข็งซึ่งใช้สำหรับการเจริญเติบโตแบบระเหิดนั้น เตรียมได้จากการลดคาร์โบเทอร์มอลและการไนไตรด์ของอะลูมินาเพื่อผลิตผง AlN:

การปลูกผลึกแบบไอระเหยของโลหะอินทรีย์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการปลูกผลึกอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) การศึกษาในช่วงแรกมุ่งเน้นไปที่ชั้นบัฟเฟอร์ AlN บาง ๆ เพื่อให้สามารถปลูกผลึก GaN คุณภาพสูงบนพื้นผิวที่ไม่ตรงกันของแลตติส เช่น^{แซฟไฟร์ [ 41 ]}สาร^{ตั้งต้นโลหะ}อินทรีย์ที่ มี อะลูมิเนียมเป็นส่วนประกอบ ซึ่งโดยทั่วไป คือ ไตรเมทิลอะลูมิเนียม (TMA, Al(CH ₃ ) ₃ ) และไตรเอทิลอะลูมิเนียม (TEA, Al ₂ (C ₂ H ₅ ) ₆ ) จะถูกลำเลียงเข้าไปในห้องปฏิกิริยาที่มีความร้อนพร้อมกับแอมโมเนีย (NH ₃ ) เป็นแหล่งไนโตรเจน โดยทั่วไปจะใช้ไฮโดรเจนเป็นก๊าซพาหะ ที่อุณหภูมิพื้นผิวสูง (≈1000–1200 °C) ^{[ 42 ]}สารตั้งต้นเหล่านี้จะสลายตัวและทำปฏิกิริยาใกล้กับพื้นผิวของพื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์ม AlN ผลึก^{[ 43 ]} ปฏิกิริยาระหว่าง TMA และ NH ₃ประกอบด้วยสองขั้นตอน:

1. การก่อตัวของสารประกอบเติมของแข็ง:

2. การสลายตัวด้วยความร้อนของสารประกอบเพิ่มเติมนี้บนพื้นผิวที่ได้รับความร้อน:

การปลูกผลึกด้วยลำแสงโมเลกุล (MBE) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง MBE ที่ใช้พลาสมาช่วย (PAMBE) เป็นอีกเทคนิคหนึ่งที่ใช้สำหรับการปลูกฟิล์มบางอะลูมิเนียมไนไตรด์^{[ 44 ]} ซึ่งให้การควบคุมที่แม่นยำเหนือสภาวะการเติบโตและความคมชัดของส่วนต่อประสาน ใน MBE อะลูมิเนียมธาตุจะถูกส่งมาจากเซลล์การระเหย ( เซลล์ Knudsen ) ในขณะที่สารประกอบไนโตรเจนที่ออกฤทธิ์จะถูกสร้างขึ้นโดยใช้แหล่งกำเนิดพลาสมาไนโตรเจนความถี่วิทยุ โดยทั่วไปการเติบโตจะดำเนินการภายใต้สภาวะ สุญญากาศสูงมาก

โดยทั่วไปแล้ว การปลูก AlN แบบผลึกเดี่ยวคุณภาพสูงต้องใช้อุณหภูมิการเติบโตสูงกว่าประมาณ 700 °C เพื่อให้แน่ใจว่า มีการแพร่กระจาย ของอะตอมอะลูมิเนียมบนพื้นผิว อย่างเพียงพอ ที่อุณหภูมิต่ำกว่านั้น การเคลื่อนที่ ของอะตอม อะลูมิเนียม จะลดลง ทำให้เกิดฟิล์ม AlN แบบผลึกหลายเหลี่ยมหรือกึ่ง อสัณฐาน แม้ว่า ความเป็นผลึก จะลดลง แต่ AlN ที่ปลูกด้วยอุณหภูมิต่ำโดยวิธี MBE ก็ได้นำไปประยุกต์ใช้เป็นชั้นป้องกันพื้นผิวแบบในตัวในทรานซิสเตอร์ความคล่องตัวสูงของอิเล็กตรอน (HEMT) ของสารประกอบ III-ไนไตรด์ ปฏิกิริยาพื้นฐานบนพื้นผิวของ AlN ที่ปลูกด้วยวิธี PAMBE สามารถแสดงได้เป็นการรวมตัวกันโดยตรงของอะตอมอะลูมิเนียมกับชนิดของไนโตรเจนที่ถูกกระตุ้น:

ผงอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) สังเคราะห์โดยการลดคาร์โบเทอร์มอ ล ของอะลูมิเนียมออกไซด์ในที่ที่มีก๊าซไนโตรเจนหรือแอมโมเนีย หรือโดยการไนไตรเดชันโดยตรงของอะลูมิเนียม การใช้_สารช่วยในการเผาผนึกเช่น Y2O3 _หรือ CaO และการอัดร้อนเป็นสิ่งจำเป็นในการผลิตวัสดุเกรดทางเทคนิคที่มีความหนาแน่นสูง^{[ 46 ]}

ฟิล์มบาง ผลึก AlN ที่ปลูกแบบเอพิ แทกเซียล ถูกนำมาใช้สำหรับเซนเซอร์คลื่นเสียงพื้นผิว (SAW) ที่เคลือบลงบน เวเฟอร์ ซิลิคอน เนื่องจาก คุณสมบัติ เพียโซอิเล็กทริก ของ AlN ความก้าวหน้าล่าสุดในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุทำให้สามารถเคลือบฟิล์มเพียโซอิเล็กทริก AlN บนพื้นผิวพอลิเมอร์ได้ จึงทำให้สามารถพัฒนาอุปกรณ์ SAW ที่ยืดหยุ่นได้^{[ 47 ]}การใช้งานอย่างหนึ่งคือตัวกรอง RFซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในโทรศัพท์มือถือ^{[ 48 ]}ซึ่งเรียกว่าตัวเรโซเนเตอร์เสียงแบบฟิล์มบาง (FBAR) นี่คือ อุปกรณ์ MEMSที่ใช้อะลูมิเนียมไนไตรด์ประกบอยู่ระหว่างชั้นโลหะสองชั้น^{[ 49 ]}

AlN ยังใช้ในการสร้างทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกไมโครแมชชีนแบบเพียโซอิเล็กทริกซึ่งส่งและรับคลื่นอัลตราซาวนด์ และสามารถใช้สำหรับการวัดระยะในอากาศได้ไกลถึงหนึ่งเมตร^{[ 50 ] [ 51 ]}

มีวิธีการเคลือบโลหะเพื่อให้สามารถใช้ AlN ในการใช้งานด้านอิเล็กทรอนิกส์ได้เช่นเดียวกับอะลูมินาและเบริลเลียมออกไซด์ ท่อนาโน AlN เป็นท่อนาโนอนินทรีย์กึ่งหนึ่งมิติ ซึ่งมีไอโซอิเล็กตรอนกับท่อนาโนคาร์บอน ได้รับการเสนอให้เป็นเซ็นเซอร์เคมีสำหรับก๊าซพิษ^{[ 52 ] [ 53 ]}

ปัจจุบันมีการวิจัยมากมายเกี่ยวกับการพัฒนาไดโอดเปล่งแสงเพื่อใช้งานในย่านอัลตราไวโอเลตโดยใช้ สารกึ่งตัวนำที่ใช้ แกลเลียมไนไตรด์เป็นพื้นฐาน และการใช้โลหะผสมอะลูมิเนียมแกลเลียมไนไตรด์ทำให้สามารถสร้างความยาวคลื่นที่สั้นถึง 250 นาโนเมตรได้ ในปี 2549 มีรายงานการเปล่งแสงของ LED AlN ที่ไม่มีประสิทธิภาพที่ 210 นาโนเมตร ^{[ 54 ]}

ทรานซิสเตอร์ความคล่องตัวของอิเล็กตรอนสูง (HEMT) ที่ใช้ AlN ได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติที่เหนือกว่าของ AlN เช่น การจัดการความร้อนที่ดีขึ้น การรั่วไหลของบัฟเฟอร์ที่ลดลง และการรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไนไตรด์ทั้งหมดได้อย่างยอดเยี่ยม ชั้นบัฟเฟอร์ AlN เป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับ HEMT ที่ใช้ AlN และได้รับการสร้างขึ้นโดยใช้การปลูกผลึกแบบไอระเหยโลหะอินทรีย์ (MOVPE)หรือการปลูกผลึกแบบลำแสงโมเลกุล (MBE)บนพื้นผิวที่แตกต่างกัน พื้นผิวทั่วไปที่ใช้สำหรับการปลูกผลึกฟิล์มบาง AlN ได้แก่ แซฟไฟร์ระนาบ c และซิลิคอนคาร์ไบด์ พื้นผิว AlN แบบก้อนที่อนุญาตให้มีการปลูกผลึกแบบโฮโมอิพิแท็กเซียลนั้นมีจำกัด ภายใต้ความดันบรรยากาศ AlN จะสลายตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดหลอมเหลว ส่งผลให้เทคนิคการหลอมแบบดั้งเดิมไม่เหมาะสำหรับการผลิต AlN แบบก้อน^{[ 55 ]}การสร้างอุปกรณ์ n-channel ที่มีก๊าซอิเล็กตรอน 2 มิติ (2DEG) และอุปกรณ์ p-channel ที่มีก๊าซโฮล 2 มิติ (2DHG) ได้รับการสาธิตแล้ว การผสมผสานระหว่าง 2DEG ความหนาแน่นสูงและ 2DHG บนแพลตฟอร์มเซมิคอนดักเตอร์เดียวกัน ทำให้เป็นตัวเลือกที่มีศักยภาพสำหรับอุปกรณ์ CMOS

เซรามิกอะลูมิเนียมไนไตรด์ช่วยอำนวยความสะดวก ในปฏิกิริยา พอลิเมอ ไรเซชัน เพิ่มประสิทธิภาพและความสม่ำเสมอในการสร้างพลาสติกและเรซิน^{[ 56 ]}นอกจากนี้ยังใช้ใน งาน ไมโครเวฟเป็นวัสดุรองรับและตัวระบายความร้อน^{[ 57 ]}นักวิจัยจำนวนมากกำลังศึกษาการผลิตไดโอดเปล่งแสง (LED)เพื่อใช้งานในย่านรังสีอัลตราไวโอเลตโดยใช้สารกึ่งตัวนำอะลูมิเนียมแกลเลียมไนไตรด์ (AlGaN) ^{[ 58 ]}

หนึ่งในแอปพลิเคชันของ AlN คือ

• ออปโตอิเล็กทรอนิกส์
• ชั้นฉนวนในสื่อบันทึกข้อมูลแบบออปติคอล
• วัสดุรองรับอิเล็กทรอนิกส์, ตัวนำชิปที่ต้องการการนำความร้อนสูง
• การใช้งานทางทหาร
• ใช้เป็นเบ้าหลอมสำหรับปลูกผลึกแกลเลียมอาร์เซไนด์
• การผลิตเหล็กและเซมิคอนดักเตอร์

• โบรอนไนไตรด์
• อะลูมิเนียมฟอสไฟด์
• อะลูมิเนียมอาร์เซไนด์
• อะลูมิเนียมแอนติโมไนด์
• แกลเลียมไนไตรด์
• อินเดียมไนไตรด์
• อะลูมิเนียมออกซิไนไตรด์
• ไทเทเนียมอะลูมิเนียมไนไตรด์ (TiAlN หรือ AlTiN)

• เฮนส์, วิลเลียม เอ็ม., บรรณาธิการ (2016). คู่มือเคมีและฟิสิกส์ CRC (ฉบับที่ 97). สำนักพิมพ์ CRC . หน้า 4.45. ISBN 978-1-4987-5429-3.