氮氧化矽

氮氧化矽
別名	Silicon nitride oxide, dinitride disilicon oxide
識別
CAS號	12033-76-0  N
性質
化學式	N2OSi2
摩爾質量	100.18 g·mol−1
外觀	Colorless crystals
密度	2.81 g·cm−3
結構
晶體結構	Orthorhombic
空間群	Cmc21 No 36, Pearson symbol oS20
晶格常數	a = 0.48553 nm, b = 0.52194 nm, c = 0.52194 nm, Z = 4
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

氧氮化矽是一種化學式為SiO_xN_y的陶瓷材料。在無定形形態下，其組成可在SiO₂（二氧化矽）與Si₃N₄（氮化矽）之間連續變化，但唯一已知的中間晶相為Si₂N₂O。 它以稀有礦物氧氮矽石的形式存在於某些隕石中，也可在實驗室中合成。

特性

Si₂N₂O晶體結構，紅色–氧，藍色–氮，灰色–矽。

氧氮化矽的晶體結構由SiN₃O四面體沿c軸通過氧原子連接，垂直方向則通過氮原子連接。該結構的強共價鍵使其具有高抗彎強度，並能在約1600 °C下保持抗熱和抗氧化性能。

合成

多晶氮氧化矽陶瓷主要由 Si 和二氧化矽混合物在高於矽熔點（1414 °C），範圍為 1420–1500 攝氏度:

多晶氧氮化矽陶瓷主要通過在高於矽熔點（1414 °C）的1420-1500 °C範圍內，將Si與SiO₂混合物在氮氣中進行氮化製得：

3 Si + SiO₂ + 2 N₂ → 2 Si₂N₂O

氧氮化矽材料也可通過陶瓷先驅體聚合物（如聚矽烷和聚乙氧基矽雜氮烷）熱解製得。由此得到的SiON材料稱為聚合物衍生陶瓷（PDCs）。利用陶瓷先驅體聚合物，可採用常用於聚合物的成型技術製備複雜形狀的緻密或多孔氧氮化矽陶瓷。

應用

可採用多種電漿體沉積技術在矽片上生長氧氮化矽薄膜，作為微電子領域中替代二氧化矽和氮化矽的介電層，具有漏電流低和熱穩定性高的優點。這些薄膜呈無定形結構，其化學組成可大幅偏離Si₂N₂O。通過調節薄膜中的氮/氧比，可將折射率在~1.45（二氧化矽）與 ~2.0（氮化矽）之間連續調節，此特性對製作漸變折射率組件（如漸變折射率光纖）尤為有用。

氧氮化矽可摻入金屬元素，最常見的是四元SiAlON化合物系列Sialon陶瓷。含有鑭系元素（如La、Eu或/和Ce）的四元氧氮化矽可用作螢光粉。