Si3N4 adalah senyawa yang sebagian besar didasarkan pada ikatan kovalen. Ikatannya kuat dan arah ikatannya kuat. Pembentukan dan migrasi cacat pada struktur memerlukan energi yang besar, yaitu koefisien difusi cacat yang rendah (kerugian) dan sulit untuk disinter. Diantaranya, ikatan kovalen komponen Si-N sebesar 70% dan ikatan ionik sebesar 30%. Pada saat yang sama, karena struktur Si3N4 itu sendiri tidak cukup padat, untuk meningkatkan kinerjanya, perlu ditambahkan sedikit bantuan sintering oksida, dan dipadatkan melalui sintering fase cair.
Si3N4 mengandung dua bentuk kristal, yang satu adalah -Si3N4, kristal berbentuk jarum, berwarna putih atau putih pucat, dan yang lainnya adalah -Si3N4, berwarna lebih gelap, berbentuk polihedron butiran padat atau prisma pendek. Keduanya merupakan sistem kristal heksagonal, dan keduanya merupakan jaringan spasial tiga dimensi yang terdiri dari [SiN4]4-tetrahedron yang berbagi sudut titik.
Pada suhu tinggi, fasa lebih stabil secara termodinamika, sehingga fasa mengalami perubahan fasa dan berubah menjadi fasa. Oleh karena itu, ketika bubuk Si3N4 dengan kandungan fase tinggi disinter, butiran -Si3N4 berbutir halus dan berbentuk kolom panjang dapat diperoleh, yang meningkatkan ketangguhan patah material. Namun pertumbuhan partikel yang tidak normal harus dikendalikan selama sintering keramik, sehingga menyebabkan munculnya pori-pori, retakan, dan cacat dislokasi yang menjadi sumber patahnya material.
