Nitrure de tantale

Les nitrures de tantale sont des céramiques constituées de tantale et d'azote. Ils existent selon plusieurs stœchiométries et plusieurs polymorphes : Ta₂N, TaN α, TaN ε, Ta₅N₆, Ta₄N₅ et Ta₃N₅. Le plus utilisé d'entre eux est le mononitrure de tantale TaN, qui est une céramique ultraréfractaire. Il est employé comme barrière et couche adhésive (diélectrique low-k (en)) dans la production de circuits intégrés.

Nitrure de tantale
__ Ta3+     __ N3− Structure cristalline du nitrure de tantale
Identification
No CAS	12033-62-4
No ECHA	100.031.613
No CE	234-788-4
PubChem	82832
Propriétés chimiques
Formule	NTaTaN
Masse molaire[1]	194,954 6 ± 0,000 2 g/mol N 7,18 %, Ta 92,82 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2 950 °C[2]
Masse volumique	14,3 g·cm-3[2]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Il est possible d'obtenir des couches de nitrure de tantale de plusieurs manières. La méthode la plus utilisée est la pulvérisation cathodique de tantale en présence d'ions d'azote (pulvérisation réactive). Les procédés par dépôt chimique en phase vapeur ou par Atomic Layer Deposition sont également envisageables. Ils nécessitent des précurseurs organométalliques comme sources de tantale. Une source d'azote est également nécessaire, comme l'ammoniac NH₃, fréquemment utilisé, qui se dissocie aux températures habituelles de 200 à 400 °C de ces procédés. Des gaz tels que le tris(diéthylamido)(tert-butylimido)tantale(V) (CH₃)₃CNTa(N(C₂H₅)₂)₃ (n° CAS 169896-41-7) peuvent servir de source à la fois de tantale et d'azote. Outre ces techniques, il est également possible de procéder par implantation ionique d'azote dans des couches de tantale.

Le nitrure de tantale(V) Ta₃N₅ peut être obtenu en faisant réagir de l'oxyde de tantale(V) Ta₂O₅ avec de l'ammoniac NH₃ ou du chlorure de tantale(V) TaCl₅ avec du chlorure d'ammonium NH₄Cl[3] :

3 Ta₂O₅ + 10 NH₃ ⟶ 2 Ta₃N₅ + 15 H₂O.