Si3N4 は主に共有結合に基づく化合物です。 結合は強く、結合の方向性も強い。 構造内での欠陥の形成と移動には多くのエネルギーが必要です。つまり、欠陥の拡散係数が低く（欠点）、焼結が困難です。 このうち、共有結合であるSi-N成分が70%、イオン結合が30%となっています。 同時に、Si3N4自体の組織は緻密ではないため、性能を向上させるためには少量の酸化物焼結助剤を添加し、液相焼結によって緻密化する必要があります。
Si3N4 には 2 つの結晶形が含まれます。1 つは白またはオフホワイトの針状結晶である -Si3N4 で、もう 1 つは濃い粒状多面体または短い角柱の形をした濃い色の -Si3N4 です。 どちらも六方晶系であり、頂点の角を共有する [SiN4]4- 四面体で構成される三次元空間ネットワークです。
高温では、相は熱力学的により安定するため、相は相変化を起こし、相に変わります。 したがって、相含有量の高い Si3N4 粉末を焼結すると、細粒で長い柱状の -Si3N4 粒子が得られ、材料の破壊靱性が向上します。 しかし、セラミックスの焼結時には粒子の異常成長を制御する必要があり、気孔、クラック、転位欠陥が発生し、材料破壊の原因となります。
