نظرًا لأن الدوائر المتكاملة أصبحت صناعة وطنية استراتيجية ، فقد تم بحث وتطوير العديد من مواد أشباه الموصلات ، ولا شك أن نيتريد الألومنيوم هو أحد أكثر مواد أشباه الموصلات الواعدة.

خصائص أداء نيتريد الألومنيوم

يتميز نيتريد الألومنيوم (AlN) بخصائص القوة العالية ، والمقاومة العالية الحجم ، والجهد العازل العالي ، ومعامل التمدد الحراري ، والتوافق الجيد مع السيليكون ، وما إلى ذلك ، ولا يستخدم فقط كمساعد تلبيد أو طور تقوية للسيراميك الإنشائي. في مجال الركائز الإلكترونية للسيراميك ومواد التعبئة والتغليف ، والتي شهدت ازدهارًا في السنوات الأخيرة ، وأداؤها يفوق بكثير أداء الألومينا. تتميز سيراميك نيتريد الألومنيوم بأداء عام ممتاز ، وهي مثالية لركائز أشباه الموصلات ومواد التغليف الهيكلية ، ولها إمكانات تطبيق كبيرة في صناعة الإلكترونيات.

تطبيق نيتريد الألومنيوم

1. تطبيقات جهاز كهرضغطية

يتميز نيتريد الألومنيوم بمقاومة عالية ، وموصلية حرارية عالية ، ومعامل تمدد منخفض مشابه للسيليكون ، وهو مادة مثالية للأجهزة الإلكترونية عالية الحرارة وعالية الطاقة.

2. مواد الركيزة التعبئة والتغليف الإلكترونية

يعد أكسيد البريليوم والألومينا ونتريد السيليكون ونتريد الألومنيوم من أكثر المواد شيوعًا المستخدمة في ركائز السيراميك.

من بين المواد الخزفية الموجودة التي يمكن استخدامها كمواد ركيزة ، يتمتع سيراميك نيتريد السيليكون بأعلى قوة للثني ، ومقاومة جيدة للتآكل ، وأفضل الخصائص الميكانيكية الشاملة لمواد السيراميك ، في حين أن معامل التمدد الحراري هو الأصغر. تتميز سيراميك نيتريد الألومنيوم بموصلية حرارية عالية ، ومقاومة جيدة للصدمات الحرارية ، ولا تزال تتمتع بخصائص ميكانيكية جيدة في درجات الحرارة العالية. يمكن القول أنه من وجهة نظر الأداء ، فإن نيتريد الألومنيوم ونيتريد السيليكون هما الأنسب حاليًا للاستخدام كمواد أساسية للتغليف الإلكتروني ، ولكن لديهما أيضًا مشكلة شائعة: سعرهما مرتفع.

3. تطبيق على المواد الباعثة للضوء

من حيث كفاءة التحويل الكهروضوئي ، يحتوي نيتريد الألومنيوم (AlN) على عرض نطاق أشباه الموصلات ذو فجوة الحزمة المباشرة يبلغ 6.2 فولت ، وهو أعلى من أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة غير المباشرة. يتم استخدام AlN ، باعتباره مادة مهمة تنبعث من الضوء الأزرق والأشعة فوق البنفسجية ، في الثنائيات الباعثة للضوء فوق البنفسجي والعميق ، وثنائيات الليزر فوق البنفسجية ، وأجهزة الكشف عن الأشعة فوق البنفسجية ، وما إلى ذلك ، يمكن أن تشكل نيتريد مجموعة AlN و III مثل GaN و InN أيضًا مادة صلبة مستمرة الحل ، ويمكن تعديل فجوة النطاق لسبائكه الثلاثية أو الرباعية بشكل مستمر من النطاق المرئي إلى النطاق فوق البنفسجي العميق ، مما يجعله مادة مهمة عالية الأداء تنبعث منها الضوء.

4. تطبيق مواد الركيزة

إن بلورات AlN هي الركيزة المثالية لمواد GaN و AlGaN و AlN فوق المحور. بالمقارنة مع ركائز الياقوت أو SiC ، تتمتع AlN و GaN بمطابقة حرارية وتوافق كيميائي أفضل ، ويكون الضغط بين الركيزة والطبقة فوق المحورية أصغر. لذلك ، يمكن لبلورات AlN كركائز فوقية من GaN أن تقلل بشكل كبير من كثافة الخلل في الجهاز وتحسن من أدائه ، والتي لديها احتمالية جيدة جدًا للتطبيق في إعداد الأجهزة الإلكترونية عالية الحرارة وعالية التردد وعالية الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام بلورات AlN كركيزة مادة فوق المحور AlGaN مع مكونات عالية من الألومنيوم (Al) يمكن أيضًا أن يقلل بشكل فعال من كثافة الخلل في طبقة النيتريد الفوقية ويحسن بشكل كبير أداء وعمر أجهزة أشباه الموصلات النيتريد. استنادًا إلى AlGaN ، تم تطبيق كاشف أعمى نهاري عالي الجودة بنجاح.

5. تطبيق على السيراميك والمواد الحرارية

يمكن استخدام نيتريد الألومنيوم في تلبيد السيراميك الإنشائي ؛ لا تتمتع سيراميك نيتريد الألومنيوم المحضرة بخواص ميكانيكية وقوة انثناء أفضل من سيراميك Al2O3 و BeO فحسب ، بل تتميز أيضًا بصلابة أعلى ومقاومة للتآكل ، وباستخدام الحرارة ومقاومة التآكل لسيراميك AlN ، يمكن استخدامها لصنع البوتقات ، وأطباق التبخير ، و أجزاء أخرى مقاومة للتآكل ذات درجات الحرارة العالية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام سيراميك AlN النقي الخاص بالبلورات الشفافة عديمة اللون ، مع خصائص بصرية ممتازة ، كسيراميك شفاف للأجهزة الإلكترونية البصرية ومعدات لنوافذ الأشعة تحت الحمراء ذات درجة الحرارة العالية وطلاء مقاوم للحرارة.

جوانب مزدوجة من الألومنيوم المصقول نيتريد AlN من السيراميك ركائز من WINTRUSTEK