Lihat sumber Silikon nitrida

{{Chembox
| Watchedfields = changed
| verifiedrevid = 464390390
| ImageFile = Si3N4ceramics2.jpg
| ImageCaption = Sintered silicon nitride ceramic
| Name = Silikon nitrida
| PIN = Silicon nitride
| OtherNames = Nierite
|Section1={{Chembox Identifiers
| InChI1 = 1/N4Si3/c1-5-2-6(1)3(5)7(1,2)4(5)6
| InChIKey1 = HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYAJ
| CASNo = 12033-89-5
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
| PubChem = 3084099
| ChemSpiderID = 2341213
| ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}
| EINECS = 234-796-8
| MeSHName = Silicon+nitride
| StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChI = 1S/N4Si3/c1-5-2-6(1)3(5)7(1,2)4(5)6
| StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChIKey = HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N
| SMILES = N13[Si]25N4[Si]16N2[Si]34N56
| InChI = 1S/N4Si3/c1-5-2-6(1)3(5)7(1,2)4(5)6
| InChIKey = HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N
 }}
|Section2={{Chembox Properties
| Si=3 | N=4  
| Formula = Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>
| Appearance = Abu-abu, bubuk tidak berbau<ref name=b92/>
| Density = 3,17 g/cm<sup>3</sup><ref name=b92>{{RubberBible92nd|page=4.88}}</ref>
| MeltingPt_ref = <ref name=b92/>
| MeltingPt_notes = (terdekomposisi)
| MeltingPt = {{convert|1900|C|K}}
| RefractIndex = 2,016<ref>[http://refractiveindex.info/?group=CRYSTALS&material=Si3N4 Refractive index database]. refractiveindex.info</ref>
| BoilingPt = 
| Solubility = Tak larut<ref name=b92/>
 }}
|Section3={{Chembox Hazards
| MainHazards = Saat dipanaskan hingga terdekomposisi, silikon nitrida dapat mengeluarkan asap beracun amonia dan ozon. Kontak dengan asam dapat menghasilkan gas hidrogen yang mudah terbakar.<ref name="safetydatasheet">[http://metal-powders-compounds.micronmetals.com/Asset/SI-501-505-MSDS.doc ITEM # SI-501, SILICON NITRIDE POWDER MSDS]. metal-powders-compounds.micronmetals.com</ref>
| EUClass = tidak terdaftar
| FlashPt = 
| AutoignitionPt = 
 }}
|Section4={{Chembox Related
| OtherAnions = [[silikon karbida]], [[silikon dioksida]]
| OtherCations = [[boron nitrida]]
 }}
}}
'''Silikon nitrida''' adalah senyawa kimia dari unsur [[silikon]] dan [[nitrogen]], dengan rumus {{chem2|Si|3|N|4}}. Ini adalah padatan putih dengan titik lebur tinggi yang relatif inert secara kimiawi. Ia dapat diserang oleh [[Hidrogen fluorida|HF]] encer dan [[Asam sulfat|{{chem2|H|2|SO|4}}]] panas. {{chem2|Si|3|N|4}} sangat keras (8,5 pada [[skala Mohs]]). Ini adalah nitrida silikon yang paling stabil secara termodinamika dari. Oleh karena itu, {{chem2|Si|3|N|4}} adalah nitrida silikon yang paling penting secara komersial<ref>{{cite book 
| last =Mellor 
| first =Joseph William 
| title =A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry 
| volume =8 
| publisher =Longmans, Green and Co 
| year =1947 
| pages =115–7 
| oclc =493750289}}</ref> dan umumnya dipahami sebagai apa yang disebut di mana istilah "silikon nitrida" digunakan.

== Produksi ==
Material ini disiapkan dengan memanaskan silikon bubuk antara 1300&nbsp;°C dan 1400&nbsp;°C dalam atmosfer nitrogen:
:<chem>3Si + 2N2 -> Si3N4</chem>

Bobot sampel silikon meningkat secara progresif karena kombinasi kimia antara silikon dan nitrogen. Tanpa katalis besi, reaksinya selesai setelah beberapa jam (~7), bila tidak terdeteksi kenaikan berat lebih lanjut akibat penyerapan nitrogen (per gram silikon). Selain {{chem2|Si|3|N|4}}, beberapa fase nitrida silikon lainnya (dengan rumus kimia yang sesuai dengan berbagai tingkat nitratasi/keadaan oksidasi Si) telah dilaporkan dalam literatur. Misalnya, gas disilikon mononitrida ({{chem2|Si|2|N}}); silikon mononitrida (SiN), dan silikon seskuinitrida ({{chem2|Si|2|N|3}}), yang masing-masing merupakan fase stoikiometri. Seperti halnya [[refraktori]] lainnya, produk yang diperoleh melalui sintesis suhu tinggi ini bergantung pada kondisi reaksi (misalnya waktu, suhu, dan bahan awal termasuk reaktan dan bahan wadah), serta cara pemurnian. Namun, keberadaan seskuinitrida sejak itu mulai dipertanyakan.<ref>{{cite journal 
| doi =10.1007/BF02841719 
| title =The N-Si (Nitrogen-Silicon) system 
| year =1990 
| last1 =Carlson 
| first1 =O. N. 
| journal =Bulletin of Alloy Phase Diagrams 
| volume =11 
| issue =6 
| pages =569}}</ref>

Ini juga bisa disiapkan melalui jalur [[Diazena|diimida]]:<ref name=hist/>
:<chem>SiCl4{} + 6NH3 -> Si(NH)2{} + 4NH4Cl_{(s)}\ \mathit{pada}\ \mathit{0^oC}</chem>
:<chem>3Si(NH2) -> Si3N4{} + N2{} + 3H2_{(g)}\ \mathit{pada}\ \mathit{1000^oC}</chem>

[[Reduksi karbotermal]] silikon dioksida dalam atmosfer nitrogen pada 1400-1450&nbsp;°C juga telah diteliti:<ref name=hist/>
:<chem>3SiO2 + 6C + 2N2 -> Si3N4 + 6CO</chem>

Nitridasi serbuk silikon dikembangkan pada tahun 1950an, mengikuti "penemuan kembali" silikon nitrida dan merupakan metode berskala besar pertama untuk produksi bubuk. Namun, penggunaan silikon mentah dengan kemurnian rendah menyebabkan silikon nitrida terkontaminasi dengan [[silikat]] dan [[besi]]. Dekomposisi diimida menghasilkan silikon nitrida amorf, yang memerlukan penguatan lebih lanjut di bawah nitrogen pada 1400-1500&nbsp;°C untuk mengubahnya menjadi bubuk kristal; ini sekarang merupakan rute terpenting kedua untuk produksi komersial. Reduksi karbotermal adalah metode yang paling awal digunakan untuk produksi silikon nitrida dan sekarang dianggap sebagai rute industri yang paling hemat biaya untuk silikon nitrida dengan kemurnian tinggi.<ref name=hist/>

Film silikon nitrida kelas elektronik dibentuk dengan menggunakan [[deposisi uap kimia]] (''chemical vapor deposition'', CVD), atau salah satu variannya, seperti ''[[Plasma-enhanced chemical vapor deposition]]'' (PECVD):<ref name=hist/><ref name=prop/>
:<chem>{3SiH4_(g)} + 4NH3_(g) -> {Si3N4_(s)} + {12H2_(g)}\ \mathit{pada}\ \mathit{750-850^oC}</chem><ref name="Morgan&Board">{{cite book|last1=Morgan|first1=D. V.|last2=Board|first2=K.|title=An Introduction To Semiconductor Microtechnology|url=https://archive.org/details/introductiontose0000morg_x0b5|date=1991|publisher=John Wiley & Sons|location=Chichester, West Sussex, England|isbn=0471924784|page=[https://archive.org/details/introductiontose0000morg_x0b5/page/27 27]|edition=2nd|accessdate=14 December 2016}}</ref>
:<chem>{3SiCl4_(g)} + {4NH3_(g)} -> {Si3N4_(s)} + {12HCl_(g)}</chem>
:<chem>{3SiCl2H2_(g)} + {4NH3_(g)} -> {Si3N4_(s)} + {6HCl_(g)} + {6H2_(g)}</chem>

Untuk pengendapan lapisan silikon nitrida pada substrat semikonduktor (biasanya silikon), digunakan dua metode:<ref name=prop/>
#Teknologi deposisi uap kimia bertekanan rendah (''Low pressure chemical vapor deposition'', LPCVD), yang bekerja pada suhu agak tinggi dan dilakukan baik dalam tungku tabung vertikal atau horizontal,<ref>{{cite web|url = http://www.crystec.com/kllcompe.htm|title =Crystec Technology Trading GmbH, Comparison of vertical and horizontal tube furnaces in the semiconductor industry|work=crystec.com|accessdate = 2009-06-06}}</ref> atau
#Teknologi ''plasma-enhanced chemical vapor deposition'' (PECVD), yang bekerja pada kondisi suhu dan vakum yang agak rendah.

[[Konstanta kisi]] silikon nitrida dan silikon berbeda. Oleh karena itu, [[Tensi (fisika)|ketegangan]] atau [[Tegangan (mekanika)|stres]] dapat terjadi, tergantung pada proses pengendapan. Apalagi bila menggunakan teknologi PECVD, ketegangan ini bisa dikurangi dengan menyesuaikan parameter deposisi.<ref name=dep>{{cite web|url =http://www.crystec.com/kllnitre.htm|title = Crystec Technology Trading GmbH, deposition of silicon nitride layers|accessdate = 2009-06-06}}</ref>

[[Kawat nano]] silikon nitrida juga dapat diproduksi dengan metode [[sol-gel]] yang menggunakan [[redoks|reduksi]] karbotermal diikuti dengan nitridasi [[silika gel]], yang mengandung partikel karbon ultra halus. Partikel dapat diproduksi dengan dekomposisi [[dekstrosa]] pada kisaran suhu 1200-1350&nbsp;°C. Reaksi sintesis yang mungkin terjadi adalah:<ref>{{cite journal 
| bibcode =2008STAdM...9a5002G 
| title =A novel method for synthesis of α-Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub> nanowires by sol-gel route 
| author1 =Ghosh Chaudhuri 
| first1 =Mahua 
| last2 =Dey 
| first2 =Rajib 
| last3 =Mitra 
| first3 =Manoj K. 
| last4 =Das 
| first4 =Gopes C. 
| last5 =Mukherjee 
| first5 =Siddhartha 
| volume =9 
| issue =1 
| year =2008 
| pages =5002 |pmc=5099808
| journal =Science and Technology of Advanced Materials 
| doi =10.1088/1468-6996/9/1/015002
 | pmid=27877939}}</ref>

:<chem>SiO2_{(s)}{} + C_{(s)} -> SiO_{(g)}{} + CO_{(g)}</chem>
:<chem>\mathit{dan}</chem>
::<chem>3 SiO_{(g)}{} + 2N2_{(g)}{} + 3CO_{(g)} -> Si3N4_{(s)}{} + 3CO2_{(g)}</chem>
::<chem>\mathit{atau}</chem>
::<chem>3SiO_{(g)}{} + 2N2_{(g)}{} + 3C_{(s)} -> Si3N4_{(s)}{} + 3CO_{(g)}</chem>

== Pengolahan ==
Silikon nitrida sulit diproduksi sebagai material curah—ia tidak dapat dipanaskan di atas 1850&nbsp;°C, yang jauh di bawah [[titik lebur]], karena disosiasi dengan silikon dan nitrogen. Oleh karena itu, penerapan teknik [[Pengempaan isostatik panas|pelengketan tekanan panas]]<!--Hot isostatic pressing--><!--hot press sintering--> konvensional bermasalah. Ikatan bubuk silikon nitrida dapat dicapai pada suhu yang lebih rendah dengan menambahkan bahan tambahan (zat pelengket atau "pengikat") yang biasanya menginduksi tingkat sintering fase cair.<ref name=azom>{{cite web|url = http://www.azom.com/details.asp?ArticleID=53|title = Silicon Nitride – An Overview|accessdate = 2009-06-06|work=azom.com}}</ref> Alternatif yang lebih bersih adalah dengan menggunakan [[sintering percikan plasma]]<!--spark plasma sintering--> di mana pemanasan dilakukan dengan sangat cepat (hitungan detik) dengan melewatkan pulsa arus listrik melalui bubuk yang dipadatkan. Silikon nitrida padat telah diperoleh dengan teknik ini pada suhu 1500-1700&nbsp;°C.<ref>{{cite journal 
| bibcode =2007STAdM...8..635N 
| title =Fabrication of silicon nitride nanoceramics—Powder preparation and sintering: A review 
| author1 =Nishimura 
| first1 =T. 
| last2 =Xu 
| first2 =X. 
| last3 =Kimoto 
| first3 =K. 
| last4 =Hirosaki 
| first4 =N. 
| last5 =Tanaka 
| first5 =H. 
| volume =8 
| year =2007 
| pages =635 
| journal =Science and Technology of Advanced Materials 
| doi =10.1016/j.stam.2007.08.006 
| issue =7–8}}</ref><ref>[[#Peng|Peng]], p. 38</ref>

== Struktur dan sifat kristal ==
{{Gallery
| title = Atom biru adalah nitrogen dan abu-abu adalah atom silikon
| File:ASi3N4.jpg|[[trigonal]] α-{{chem|Si|3|N|4}}. 
| File:BSi3N4.jpg|[[Sistem kristal heksagonal|heksagonal]] β-{{chem|Si|3|N|4}}
| File:GammaSiN.jpg|[[Sistem kristal kubik|kubik]] γ-{{chem|Si|3|N|4}}
}}

Terdapat tiga struktur [kristalografi] silikon nitrida ({{chem2|Si|3|N|4}}), yang ditetapkan sebagai fase α, β dan γ.<ref>{{cite web|url = http://www.hardmaterials.de/html/alpha-si3n4__beta-si3n4.html|title = Crystal structures of Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>|work=hardmaterials.de|accessdate = 2009-06-06}}</ref> [[Fase (materi)|Fase]] α dan β adalah bentuk yang paling umum dari {{chem2|Si|3|N|4}}, dan dapat dibuat di bawah kondisi tekanan normal. Fase γ hanya bisa disintesis di bawah tekanan dan suhu tinggi dan memiliki kekerasan 35&nbsp;GPa.<ref>{{cite journal |bibcode = 2001JPCM...13L.515J |title = Hardness and thermal stability of cubic silicon nitride |author1 = Jiang |first1 = J.Z. |last2 = Kragh |first2 = F. |last3 = Frost |first3 = D.J. |last4 = Ståhl |first4 = K. |last5 = Lindelov |first5 = H. |volume = 13 |year = 2001 |pages = L515 |journal = Journal of Physics: Condensed Matter |doi = 10.1088/0953-8984/13/22/111 |issue = 22}}</ref><ref>{{cite web|url=http://beamteam.usask.ca/alumni.php?m=sam |title=Properties of gamma-Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub> |accessdate=2009-06-06 |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20060715073014/http://beamteam.usask.ca/alumni.php?m=sam |archivedate=July 15, 2006 }}</ref>

[[Berkas:Si3N4strength.jpg|jmpl|230px]]
α- dan β-{{chem|Si|3|N|4}} memiliki struktur [[trigonal]] ([[simbol Pearson]] hP28, [[kelompok ruang]] P31c, No. 159) dan [[sistem kristal heksagonal|heksagonal]] (hP14, P6{{sub|3}}, No. 173), yang dibangun berdasarkan pembagian sudut [[tetrahedron|tetrahedra]] {{chem2|SiN|4}}. Mereka dapat dianggap terdiri dari lapisan atom silikon dan nitrogen dalam urutan ABAB... atau ABCDABCD... masing-masing pada β-{{chem|Si|3|N|4}} dan α-{{chem|Si|3|N|4}}. Lapisan AB sama pada fase α dan β, dan lapisan CD dalam fase α berhubungan dengan AB oleh bidang ''c-glide''. Tetrahedra {{chem|Si|3|N|4}} dalam β-{{chem|Si|3|N|4}} saling berhubungan sedemikian rupa sehingga terbentuk terowongan, berjalan sejajar dengan sumbu c sel satuan. Karena bidang ''c-glide'' yang menghubungkan AB dengan CD, struktur α mengandung rongga dan bukan terowongan. γ-{{chem|Si|3|N|4}} kubik sering disebut sebagai modifikasi c dalam literatur, analog dengan modifikasi kubik [[boron nitrida]] (c-BN). Ini memiliki struktur tipe [[spinel]] di mana dua atom silikon masing-masing mengkoordinasikan enam atom nitrogen secara oktahedral, dan satu atom silikon mengkoordinasikan empat atom nitrogen secara tetrahedral.<ref>[[#Peng|Peng]], pp. 1-3</ref>

Urutan susunan yang lebih panjang menghasilkan fase α yang memiliki kekerasan lebih tinggi daripada fase β. Namun, fase α secara kimia tidak stabil dibandingkan dengan fase β. Pada suhu tinggi ketika terdapat fasa cair, fase α selalu berubah menjadi fase β. Oleh karena itu, β-{{chem|Si|3|N|4}} adalah bentuk utama yang digunakan pada keramik {{chem|Si|3|N|4}}.<ref>{{cite journal 
| bibcode =2008STAdM...9c3001Z 
| title =Textured silicon nitride: Processing and anisotropic properties 
| last1 =Zhu 
| first1 =Xinwen 
| last2 =Sakka 
| first2 =Yoshio 
| volume =9 
| year =2008 
| pages =3001 |pmc=5099652
| journal =Science and Technology of Advanced Materials 
| doi =10.1088/1468-6996/9/3/033001 
| issue =3
 | pmid=27877995}}</ref>

== Aplikasi ==
Secara umum, isu utama dengan aplikasi silikon nitrida bukan kinerja teknis, tapi biaya. Seiring turunnya biaya, jumlah aplikasi produksi semakin cepat.<ref name=ornl>{{cite book 
| publisher =Oak Ridge National Laboratory 
| chapter =Ceramic Industry 
| chapterurl =http://hdl.handle.net/2027/coo.31924090750534?urlappend=%3Bseq=19 
| first1 =David W. 
| last1 =Richerson 
| first2 =Douglas W. 
| last2 =Freita 
| title =Opportunities for Advanced Ceramics to Meet the Needs of the Industries of the Future 
| oclc =692247038}}</ref>

=== Industri otomotif ===
Salah satu aplikasi utama silikon nitrida adalah pada industri otomotif sebagai bahan untuk bagian-bagian mesin. Itu termasuk, [[mesin diesel]], [[sumbat bara]]<!--glowplug--> untuk start-up lebih cepat; 	ruang bakar muka<!--precombustion chambers--> (ruang pusaran<!--swirl chambers-->) untuk emisi yang lebih rendah, start-up lebih cepat dan kebisingan yang lebih rendah; [[pengisi turbo]]<!--turbocharger--> untuk mengurangi kelambatan mesin dan emisi. Pada [[mesin penyalaan busi]]<!--spark-ignition engine-->, silikon nitrida digunakan untuk bantalan [[pelatuk klep]] untuk [[aus|keausan]] yang lebih rendah, pengisi turbo untuk inersia yang lebih rendah dan sedikit kelambatan mesin, serta dalam [[Motor bakar pembakaran dalam|katup pengendali gas buang]] untuk meningkatkan akselerasi. Sebagai contoh level produksi, diperkirakan ada lebih dari 300.000 ''turbocharger'' silikon nitrida yang dibuat setiap tahunnya.<ref name=hist/><ref name=azom/><ref name=ornl/>

=== Bantalan (''Bearing'') ===
[[Berkas:Si3N4bearings.jpg|jmpl|Beragam bearing Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>]]

Bantalan silikon nitrida keduanya merupakan bantalan ''full'' keramik dan  [[bantalan gotri|bantalan hibrida keramik]] dengan gotri terbuat dari keramik dan [[bantalan pacu]] terbuat dari baja. [[Keramik]] silikon nitrida memiliki ketahanan [[kejut (mekanika)|kejut]] yang baik dibandingkan dengan keramik lainnya. Oleh karena itu, bantalan gotri yang terbuat dari keramik silikon nitrida digunakan dalam [[Bearing (mekanikal)|''bearing'']] berkinerja tinggi. Contoh yang representatif adalah penggunaan bantalan silikon nitrida dalam mesin utama [[Pesawat ulang-alik]] NASA.<ref>{{cite web|publisher = NASA|url = http://ipp.nasa.gov/innovation/Innovation15/CeramicBalls.html|title = Ceramic Balls Increase Shuttle Engine Bearing Life|accessdate = 2009-06-06|archive-date = 2009-06-12|archive-url = https://web.archive.org/web/20090612043915/http://ipp.nasa.gov/innovation/Innovation15/CeramicBalls.html|dead-url = yes}}</ref><ref>{{cite web|publisher =NASA|url = http://www.nasa.gov/centers/marshall/news/background/facts/ssme.html
| title = Space Shuttle Main Engine Enhancements|accessdate = 2009-06-06}}</ref>

Oleh karena bantalan gotri silikon nitrida lebih keras daripada logam, maka ini mengurangi kontak dengan jalur bantalan. Hal ini menghasilkan gesekan berkurang 80%, 3 sampai 10 kali lebih tahan lama, kelajuan 80% lebih tinggi, bobot 60% lebih rendah, kemampuan beroperasi dalam kondisi pelumasan kurang, ketahanan korosi yang lebih tinggi dan suhu operasi yang lebih tinggi, dibandingkan dengan bantalan logam tradisional.<ref name=ornl/> Gotri silikon nitrida berbobot 79% lebih rendah daripada gotri [[tungsten karbida]]. Bantalan gotri silikon nitrida dapat ditemukan di bantalan otomotif ''high end'', bantalan industri, [[turbin angin]], motor sport, sepeda, ''rollerblade'' dan [[papan luncur]]. Bantalan silikon nitrida sangat berguna dalam aplikasi dimana korosi, medan listrik atau medan magnet menghindari penggunaan logam. Misalnya, pada meter arus pasang surut, dimana serangan air laut menjadi masalah, atau pada pencari medan listrik.<ref name=azom/>

{{chem|Si|3|N|4}} pertama kali didemonstrasikan sebagai bantalan superior pada tahun 1972 namun tidak mencapai produksi sampai hampir tahun 1990 karena tantangan yang terkait dengan pengurangan biaya. Sejak tahun 1990, biaya telah berkurang secara substansial karena volume produksi meningkat. Meskipun bantalan {{chem|Si|3|N|4}} masih 2-5 kali lebih mahal daripada bantalan baja terbaik, kinerja dan daya tahan superior mereka membenarkan adopsi yang cepat. Sekitar 15-20&nbsp;juta bantalan gotri {{chem|Si|3|N|4}} diproduksi di A.S. pada tahun 1996 untuk peralatan mesin dan banyak aplikasi lainnya. Pertumbuhannya diperkirakan mencapai 40% per tahun, namun bisa lebih tinggi lagi jika bantalan keramik terpilih untuk aplikasi konsumen seperti sepatu roda ''in-line'' (''rollerblade'') dan ''disk drive'' komputer.<ref name=ornl/>

=== Bahan suhu tinggi ===
[[Berkas:Si3N4thruster.jpg|jmpl|Pendorong silikon nitrida. Kiri: Dipasang pada panggung uji. Kanan: diuji dengan propelan {{chem|H|2|O|2}}]]

Silikon nitrida telah lama digunakan pada aplikasi suhu tinggi. Secara khusus, ia diidentifikasi sebagai salah satu dari beberapa bahan keramik monolitik yang mampu bertahan dari sengatan termal yang parah dan gradien termal yang dihasilkan pada mesin roket hidrogen/oksigen. Untuk menunjukkan kemampuan ini dalam konfigurasi yang kompleks, ilmuwan NASA menggunakan teknologi prototip canggih yang canggih untuk membuat komponen ruang bakar/nosel (pendorong) tunggal berdiameter satu inci. Pendorongnya adalah api panas yang diuji dengan propelan hidrogen/oksigen dan bertahan selama lima siklus termasuk siklus 5 menit sampai suhu material 1320&nbsp;°C.<ref>{{cite web|url=http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT/RT1999/5000/5130eckel.html |title=Silicon Nitride Rocket Thrusters Test Fired Successfully |date=1999 |author=Eckel, Andrew J. |publisher=NASA |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20090404161958/http://www.grc.nasa.gov/WWW/RT/RT1999/5000/5130eckel.html |archivedate=April 4, 2009 }}</ref>

Pada tahun 2010 silikon nitrida digunakan sebagai bahan utama dalam pendorong wahana luar angkasa [[JAXA]], [[Akatsuki (pesawat luar angkasa)|Akatsuki]].<ref>[http://global.jaxa.jp/press/2010/07/20100706_akatsuki_e.html Orbit Control Maneuver Result of the Venus Climate Orbiter 'AKATSUKI']. JAXA (2010-07-06)</ref>

=== Medis ===
Silikon nitrida memiliki banyak aplikasi ortopedi.<ref name="one">{{cite journal 
| doi =10.4161/biom.20710 
| title =Evaluation of silicon nitride as a wear resistant and resorbable alternative for total hip joint replacement 
| year =2012 
| last1 =Olofsson 
| first1 =Johanna 
| last2 =Grehk 
| first2 =T. Mikael 
| last3 =Berlind 
| first3 =Torun 
| last4 =Persson 
| first4 =Cecilia 
| last5 =Jacobson 
| first5 =Staffan 
| last6 =Engqvist 
| first6 =Håkan 
| journal =Biomatter 
| volume =2 
| issue =2 
| pages =94–102 
| pmid =23507807
| pmc=3549862}}</ref><ref name="three">{{cite journal 
| pmid =18347952 
| year =2008 
| last1 =Mazzocchi 
| first1 =M 
| last2 =Bellosi 
| first2 =A 
| title =On the possibility of silicon nitride as a ceramic for structural orthopaedic implants. Part I: Processing, microstructure, mechanical properties, cytotoxicity 
| volume =19 
| issue =8 
| pages =2881–7 
| doi =10.1007/s10856-008-3417-2 
| journal =Journal of Materials Science: Materials in Medicine}}</ref> Bahan ini juga merupakan alternatif dari [[polieter eter keton|PEEK]] (polieter eter keton) dan [[titanium]], yang digunakan untuk perangkat [[fusi spinal]].<ref name="four">{{cite journal 
| doi =10.1016/j.actbio.2012.07.038 
| title =Anti-infective and osteointegration properties of silicon nitride, poly(ether ether ketone), and titanium implants 
| year =2012 
| last1 =Webster 
| first1 =T.J. 
| last2 =Patel 
| first2 =A.A. 
| last3 =Rahaman 
| first3 =M.N. 
| last4 =Sonny Bal 
| first4 =B. 
| journal =Acta Biomaterialia 
| volume =8 
| issue =12 
| pages =4447–54 
| pmid =22863905}}</ref><ref name="six">{{cite journal 
| pmid =19437439 
| year =2010 
| last1 =Anderson 
| first1 =MC 
| last2 =Olsen 
| first2 =R 
| title =Bone ingrowth into porous silicon nitride 
| volume =92 
| issue =4 
| pages =1598–605 
| doi =10.1002/jbm.a.32498 
| journal =Journal of biomedical materials research. Part A}}</ref> Permukaan [[mikrotekstur]] dan [[hidrofilik]] silikon nitrida berkontribusi pada kekuatan, daya tahan, dan ketangguhan bahan dibandingkan PEEK dan titanium.<ref name="three"/><ref name="four"/><ref name="seven">{{cite journal 
| doi =10.1021/ja0483746 
| title =Tailor-Made Functionalization of Silicon Nitride Surfaces 
| year =2004 
| last1 =Arafat 
| first1 =Ahmed 
| last2 =Schroën 
| first2 =Karin 
| last3 =De Smet 
| first3 =Louis C. P. M. 
| last4 =Sudhölter 
| first4 =Ernst J. R. 
| last5 =Zuilhof 
| first5 =Han 
| journal =Journal of the American Chemical Society 
| volume =126 
| issue =28 
| pages =8600–1 
| pmid =15250682}}</ref>

=== Alat pengolah dan pemotong logam ===
Aplikasi besar pertama dari {{chem|Si|3|N|4}} adalah alat abrasif dan pemotong. Silikon nitrida monolitik banyak digunakan sebagai bahan untuk alat pemotong, karena kekerasannya, stabilitas termal, dan ketahanannya terhadap ke[[aus]]an. Hal ini terutama direkomendasikan untuk [[permesinan]] [[besi tuang]] berkecepatan tinggi. Kekerasan saat dipanaskan, ketangguhan terhadap keretakan dan ketahanan terhadap sengatan termal berarti bahwa silikon nitrida disinter dapat memotong besi tuang, baja keras dan paduan berbasis nikel dengan kecepatan permukaan hingga 25 kali lebih cepat daripada yang diperoleh dengan bahan konvensional seperti tungsten karbida.<ref name=azom/> Penggunaan alat pemotong {{chem|Si|3|N|4}} berdampak dramatis pada output manufaktur. Misalnya, penggilingan muka besi cor abu-abu dengan sisipan silikon nitrida menggandakan kecepatan pemotongan, meningkatkan umur alat dari satu bagian menjadi enam bagian per tepi, dan mengurangi biaya sisipan rata-rata hingga 50%, dibandingkan dengan alat [[tungsten karbida]] tradisional.<ref name=hist/><ref name=ornl/>

=== Elektronik ===
[[Berkas:Locos (microtechnology) process.svg|jmpl|Contoh [[LOCOS|oksidasi silikon lokal]] melalui penopengan {{chem|Si|3|N|4}}]]

Silikon nitrida sering digunakan sebagai [[isolator listrik|isolator]] dan penghalang kimiawi di bidang manufaktur [[sirkuit terpadu]], untuk mengisolasi secara elektrik struktur yang berbeda atau sebagai masker [[Etsa (mikrofabrikasi)|etsa]]<!--Etching (microfabrication)--> dalam [[permesinan mikro curah]]<!--bulk micromachining-->. Sebagai lapisan pasivasi, silikon nitrida lebih unggul daripada [[silikon dioksida]], karena ia lebih baik secara signifikan sebagai [[penghalang difusi]] terhadap molekul air dan ion [[natrium]], dua sumber utama korosi dan ketidakstabilan dalam mikroekektronika. Ia juga digunakan sebagai [[dielektrik]] antara lapisan [[polisilikon]] pada [[kapasitor]] dalam chip analog.<ref>{{cite book
| url =https://books.google.com/books?id=NF3W6zlN9WsC&pg=PA282
| page =282
| title =Handbook of chemical vapor deposition (CVD)
| last =Pierson 
| first =Hugh O. 
| publisher =William Andrew
| year =1992
| isbn =0-8155-1300-3}}</ref>

[[Berkas:AFM (used) cantilever in Scanning Electron Microscope, magnification 1000x.GIF|jmpl|kiri|Penopang {{chem|Si|3|N|4}} yang digunakan dalam mikroskop daya atom]]

Silikon nitrida yang diendapkan oleh LPCVD mengandung hidrogen hingga 8%. Ia juga menunjukkan kuat [[tegangan (mekanika)|tarik]], yang dapat memecahkan film yang lebih tebal dari 200&nbsp;nm. Namun, ia memiliki [[resistivitas]] dan kekuatan dielektrik yang lebih tinggi daripada kebanyakan isolator yang biasa digunakan dalam mikrofabrikasi (masing-masing 10{{sup|16}} [[ohm|Ω]]·cm dan 10&nbsp;MV/cm).<ref name=prop>{{cite book
| url =https://books.google.com/books?id=Qi98H-iTgLEC&pg=PA325
| pages =324–325
| title =Handbook of semiconductor manufacturing technology
| first1 =Yoshio 
| last1 =Nishi 
| first2 =Robert 
| last2 =Doering
| publisher =CRC Press
| year =2000
| isbn =0-8247-8783-8}}</ref>

Tidak hanya silikon nitrida, tapi juga berbagai senyawa terner dari silikon, nitrogen dan hidrogen (SiN{{sub|x}}H{{sub|y}}) digunakan untuk lapisan isolasi. Mereka adalah plasma yang diendapkan dengan menggunakan reaksi berikut:<ref name=prop/>

:<chem>2SiH4_{(g)}{} + N2_{(g)} -> 2SiNH_{(s)}{} + 3H2_{(g)}</chem>
:<chem>SiH4_{(g)}{} + NH3_{(g)} -> SiNH_{(s)}{} + 3H2_{(g)}</chem>

Film-film SiNH ini memiliki kuat tarik yang jauh lebih sedikit, namun sifat listrik yang lebih buruk (resistivitas 10{{sup|6}} sampai 10{{sup|15}}&nbsp;Ω·cm, dan kekuatan dielektrik 1 sampai 5&nbsp;MV/cm).<ref name=prop/><ref>{{cite book|page = 384|title = Semiconductor devices: physics and technology
| first = S.M. 
| last =Sze|publisher = Wiley-India|year = 2008|isbn =81-265-1681-X}}</ref>

Silikon nitrida juga digunakan dalam [[Xerografi|proses xerografi]] sebagai salah satu lapisan drum foto.<ref>{{cite book|author = Schein, L.B. |title = Electrophotography and Development Physics, Springer Series in Electrophysics|volume = 14|publisher = Springer-Verlag, Berlin |year = 1988|isbn=978-3-642-97085-6}}{{Page needed|add pages and/or choose chapter from http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-97085-6/page/1
| date =March 2013}}</ref> Silikon nitrida juga digunakan sebagai sumber pengapian untuk peralatan gas rumah tangga.<ref>Levinson, L. M. ''et al.'' (17 April 2001) "Ignition system for a gas appliance" {{US patent|6217312}}</ref> Karena sifat elastisnya yang baik, silikon nitrida, bersama dengan silikon dan silikon oksida, adalah bahan yang paling populer untuk [[kantilever]] — unsur penginderaan pada [[mikroskop gaya atom]].<ref>{{cite book|page = 605|url = https://books.google.com/books?id=SOt_yFjV-xwC|title = The materials science of thin films: deposition and structure|author = Ohring, M. |publisher =Academic Press|year = 2002|isbn = 0-12-524975-6}}</ref>

== Sejarah ==
Preparasi silikon nitrida pertama dilaporkan pada tahun 1857 oleh [[Henri Etienne Sainte-Claire Deville]] dan [[Friedrich Wöhler]].<ref>{{cite journal|doi=10.1002/jlac.18571040224|title=Ueber das Stickstoffsilicium|journal=Annalen der Chemie und Pharmacie|volume=104|issue=2|pages=256|year=1857}}</ref> Dalam metode mereka, silikon dipanaskan dalam krus yang dimasukkan ke dalam krus lain yang dikemas dengan karbon untuk mengurangi permeasi oksigen ke krus bagian dalam. Mereka melaporkan produk yang mereka sebut silikon nitrida namun tanpa menentukan komposisi kimianya. [[Paul Schuetzenberger]] pertama kali melaporkan sebuah produk dengan komposisi tetranitrida, {{chem|Si|3|N|4}}, pada tahun 1879 yang diperoleh dengan memanaskan silikon dengan ''brasque'' (pasta yang dibuat dengan mencampur arang, batubara , atau kokas dengan tanah liat yang kemudian digunakan untuk mencocokkan krus lebur) pada tanur tinggi. Pada tahun 1910, Ludwig Weiss dan Theodor Engelhardt memanaskan silikon di bawah nitrogen murni untuk menghasilkan {{chem|Si|3|N|4}}.<ref>{{cite journal
|author1=Weiss, L.  |author2=Engelhardt, T
 |lastauthoramp=yes | title =Über die Stickstoffverbindungen des Siliciums
| journal =Z. Anorg. Allg. Chem.
| year =1910
| volume =65
| issue =1
| pages =38–104
| doi =10.1002/zaac.19090650107}}</ref> E. Friederich dan L. Sittig membuat {{chem|Si|3|N|4}} pada tahun 1925 melalui reduksi karbotermal di bawah kondisi nitrogen, yaitu, dengan memanaskan silika, karbon, dan nitrogen pada suhu 1250–1300&nbsp;°C.

Silikon nitrida tetap menjadi keingintahuan kimia selama beberapa dekade sebelum digunakan dalam aplikasi komersial. Dari tahun 1948 sampai 1952, Perusahaan Carborundum, Niagara Falls, New York, mengajukan beberapa [[paten]] untuk pembuatan dan aplikasi silikon nitrida.<ref name=hist>{{cite journal 
| doi =10.1111/j.1151-2916.2000.tb01182.x 
| title =Silicon Nitride and Related Materials 
| year =2004 
| last1 =Riley 
| first1 =Frank L. 
| journal =Journal of the American Ceramic Society 
| volume =83 
| issue =2 
| pages =245}}</ref> Pada tahun 1958 [[Haynes International|Haynes]] ([[Union Carbide]]) silikon nitrida diproduksi secara komersial untuk tabung [[termokopel]], nozel roket, dan kapal serta [[krus]] untuk mencairkan logam. Karya bangsa Inggris pada silikon nitrida, dimulai pada tahun 1953, menyasar pada bagian suhu tinggi turbin gas dan menghasilkan pengembangan silikon nitrida ''reaction-bonded'' dan silikon nitrida ''hot-pressed''. Pada tahun 1971, [[DARPA|''Advanced Research Project Agency'']] [[Departemen Pertahanan Amerika Serikat|Departemen Pertahanan AS]] menempatkan kontrak senilai 17&nbsp;juta dolar AS dengan [[Ford Motor Company|Ford]] dan [[Westinghouse Electric (1886)|Westinghouse]] untuk dua turbin gas keramik.<ref>{{cite book|page = 27|title = Ceramic Materials: Science and Engineering
|author1=Carter, C. Barry  |author2=Norton, M. Grant  |lastauthoramp=yes |publisher = Springer|year = 2007|isbn = 0-387-46270-8|url = https://books.google.com/books?id=aE_VQ8I24OoC}}</ref>

Meskipun sifat silikon nitrida dikenal dengan baik, keterjadian alaminya hanya dijumpai pada tahun 1990an, sebagai inklusi renik (ukurannya sekitar 2&nbsp;[[mikrometer|µm]] × 0.5&nbsp;µm) dalam [[meteorit]]. Mineral itu dinamai [[nierite]] sesuai nama pelopor [[spektrometri massa]], [[Alfred O. C. Nier]].<ref>{{cite journal 
| bibcode =1995Metic..30..387L 
| title =Nierite (Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>), a new mineral from ordinary and enstatite chondrites 
| author1 =Lee 
| first1 =M. R. 
| last2 =Russell 
| first2 =S. S. 
| last3 =Arden 
| first3 =J. W. 
| last4 =Pillinger 
| first4 =C. T. 
| volume =30 
| year =1995 
| pages =387 
| journal =Meteoritics 
| doi =10.1111/j.1945-5100.1995.tb01142.x 
| issue =4}}</ref> Mineral ini mungkin telah terdeteksi lebih awal, lagi-lagi eksklusif dalam meteorit, oleh geolog Soviet<ref>{{cite web
| accessdate =2009-08-08
| url =http://www.mindat.org/min-7193.html
| publisher =Mindat
| title =Nierite}}</ref>

== Referensi ==
{{reflist|30em}}

== Sumber kutipan ==
{{Commons category|Silicon nitride|Silikon nitrida}}
*{{cite book |ref=Peng 
| url =http://su.diva-portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:189799 
| title =Spark Plasma Sintering of Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>-based Ceramics: Sintering mechanism-Tailoring microstructure-Evaluating properties 
| type =PhD thesis 
| publisher =Stockholm University 
| last =Peng 
| first =Hong 
| year =2004 
| isbn =978-91-7265-834-9}}


{{Molekul terdeteksi di luar angkasa}}
{{Senyawa silikon}}

{{DEFAULTSORT:Silikon Nitrida}}
[[Kategori:Bahan keramik]]
[[Kategori:Senyawa silikon anorganik]]
[[Kategori:Nitrida]]
[[Kategori:Bahan superkeras]]
[[Kategori:Bahan semikonduktor]]