Alüminium Nitridi (AlN) ilk dəfə 1877-ci ildə sintez edilmişdir, lakin onun mikroelektronikada potensial tətbiqi 1980-ci illərin ortalarına qədər yüksək keyfiyyətli, kommersiya baxımından əlverişli materialın inkişafına təkan vermədi.
AIN alüminium nitrat formasıdır. Alüminium nitrit alüminium nitratdan fərqlənir ki, o, -3 xüsusi oksidləşmə vəziyyəti olan azot birləşməsidir, nitrat isə hər hansı bir ester və ya azot turşusunun duzuna aiddir. Bu materialın kristal quruluşu altıbucaqlı vurtsitdir.
AIN-in sintezi
AlN ya alüminium oksidinin karbotermik reduksiyası, ya da alüminiumun birbaşa nitridasiyası yolu ilə istehsal olunur. 3,33 q/sm3 sıxlığa malikdir və əriməməsinə baxmayaraq, 2500 °C-dən yuxarı temperaturda və atmosfer təzyiqində dissosiasiya olunur. Maye əmələ gətirən əlavələrin köməyi olmadan, material kovalent şəkildə bağlanır və sinterləşməyə davamlıdır. Tipik olaraq, Y2O3 və ya CaO kimi oksidlər 1600 ilə 1900 dərəcə Selsi arasındakı temperaturda sinterləşməyə imkan verir.
Alüminium nitriddən hazırlanmış hissələr soyuq izostatik presləmə, keramika injection qəlibləmə, aşağı təzyiqli inyeksiya qəlibləmə, lent tökmə, dəqiq emal və quru presləmə daxil olmaqla müxtəlif üsullarla istehsal edilə bilər.
Əsas Xüsusiyyətlər
AlN alüminium, litium və mis də daxil olmaqla, ərimiş metalların əksəriyyətinə keçir. O, xloridlər və kriolit daxil olmaqla, ərimiş duzların əksəriyyətini keçirmir.
Alüminium nitridi yüksək istilik keçiriciliyinə (170 Vt/mk, 200 Vt/mk və 230 Vt/mk), həmçinin yüksək həcm müqavimətinə və dielektrik gücünə malikdir.
Suya və ya rütubətə məruz qaldıqda toz şəklində hidrolizə həssasdır. Bundan əlavə, turşular və qələvilər alüminium nitridə hücum edir.
Bu material elektrik üçün bir izolyatordur. Dopinq materialın elektrik keçiriciliyini artırır. AIN piezoelektrik xüsusiyyətləri göstərir.
Tətbiqlər
Mikroelektronika
AlN-nin ən diqqətəlayiq xüsusiyyəti onun yüksək istilik keçiriciliyidir ki, bu da keramika materialları arasında berilyumdan sonra ikincidir. 200 dərəcədən aşağı temperaturda onun istilik keçiriciliyi misdən üstündür. Yüksək keçiricilik, həcm müqaviməti və dielektrik gücün bu birləşməsi onun yüksək güclü və ya yüksək sıxlıqlı mikroelektron komponentlərin birləşmələri üçün substrat və qablaşdırma kimi istifadəsinə imkan verir. Om itkiləri nəticəsində yaranan istiliyi dağıtmaq və komponentləri onların iş temperaturu diapazonunda saxlamaq ehtiyacı elektron komponentlərin qablaşdırılmasının sıxlığını müəyyən edən məhdudlaşdırıcı amillərdən biridir. AlN substratları adi və digər keramika substratlara nisbətən daha effektiv soyutma təmin edir, buna görə də onlar çip daşıyıcıları və soyuducu kimi istifadə olunur.
Alüminium nitridi mobil rabitə cihazları üçün RF filtrlərində geniş yayılmış kommersiya tətbiqini tapır. Alüminium nitridin bir təbəqəsi iki metal təbəqə arasında yerləşir. Ticarət sektorunda ümumi tətbiqlərə lazerlərdə, çipletlərdə, kolletlərdə, elektrik izolyatorlarında, yarımkeçirici emal avadanlıqlarında sıxac halqalarında və mikrodalğalı cihazın qablaşdırılmasında elektrik izolyasiyası və istilik idarəetmə komponentləri daxildir.
Digər Tətbiqlər
AlN-in hesabına onun tətbiqləri tarixən hərbi aeronavtika və nəqliyyat sahələri ilə məhdudlaşıb. Bununla belə, material geniş şəkildə öyrənilmiş və müxtəlif sahələrdə istifadə edilmişdir. Onun üstün xüsusiyyətləri onu bir sıra mühüm sənaye tətbiqləri üçün uyğun edir.
AlN-nin sənaye tətbiqlərinə aqressiv ərinmiş metallarla işləmək üçün odadavamlı kompozitlər və səmərəli istilik mübadiləsi sistemləri daxildir.
Bu material qalium arsenid kristallarının böyüməsi üçün polad və yarımkeçiricilərin istehsalında istifadə olunur.
Alüminium nitridin digər təklif olunan istifadələrinə zəhərli qazlar üçün kimyəvi sensor kimi daxildir. Bu cihazlarda istifadə üçün kvazi-birölçülü nanoborular istehsal etmək üçün AIN nanoborularından istifadə tədqiqat mövzusu olmuşdur. Son iki onillikdə ultrabənövşəyi spektrdə işləyən işıq yayan diodlar da tədqiq edilmişdir. Səth akustik dalğa sensorlarında nazik təbəqəli AIN-nin tətbiqi qiymətləndirilmişdir.
