Formas polimorficas del Si3N4

Formas polimórficas del nitruro de silicio (Si3N4)

El nitruro de silicio presenta tres formas polimórficas: ,  y una fase formada a presiones mayores a 15 GPa. Las fases  y  pueden serformadas a una atmósfera de presión y ambas presentan una estructura cristalina hexagonal. Existe evidencia reportada que indica que en la fase -Si3N4 pueden ocurrir bajos niveles de substitución delnitrógeno por impurezas de oxígeno, dependiendo de la ruta de fabricación. Por lo anterior, es importante distinguir entre el oxígeno estructural presente en la red cristalina y el oxígeno superficialproveniente de la oxidación de la superficie de los polvos de Si3N4.

Se puede considerar que ambas fases -Si3N4 y -Si3N4 están constituidas por tetrahedros de SiN4 unidos en sus esquinas formando unared tridimensional; en cada esquina del tetrahedro se localiza un átomo de nitrógeno el cual es común a otros dos tetrahedros. La fase de alta presión presenta una estructura tipo espinela, en la cualun átomo de silicio está coordinado con cuatro átomos de nitrógeno en una configuración tetraédrica y dos átomos de silicio están coordinados con seis átomos de nitrógeno en una configuraciónoctaédrica.



En base a consideraciones termodinámicas, generalmente se cree que  y  son fases de baja y de alta temperatura, respectivamente, con una temperatura de transformación    de alrededorde 1420°C. Sin embargo, lo anterior es complicado por la frecuente substitución del nitrógeno por oxígeno en la fase  y por aluminio en la fase , así como por la posible presencia de Si+2 en ambasfases, lo cual significa que las dos formas polimórficas pueden ser sintetizadas concurrentemente en un amplio rango de temperaturas. Debe enfatizarse que mientras que estas transformaciones estánbien entendidas desde el punto de vista termodinámico, la cinética de las mismas puede dominar el proceso, y a menos que exista líquido presente, lo cual disminuye la energía de activación para la...