অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড (AlN) প্রথম 1877 সালে সংশ্লেষিত হয়েছিল, কিন্তু মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্সে এর সম্ভাব্য প্রয়োগ 1980-এর দশকের মাঝামাঝি পর্যন্ত উচ্চ-মানের, বাণিজ্যিকভাবে কার্যকর উপাদানের বিকাশকে উত্সাহিত করেনি।

AIN একটি অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রেট ফর্ম। অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রেট থেকে আলাদা যে এটি একটি নাইট্রোজেন যৌগ যার একটি নির্দিষ্ট অক্সিডেশন অবস্থা -3, যখন নাইট্রেট বলতে নাইট্রিক অ্যাসিডের যেকোনো এস্টার বা লবণকে বোঝায়। এই উপাদানের স্ফটিক গঠন ষড়ভুজাকার wurtzite হয়.

AIN এর সংশ্লেষণ

AlN হয় অ্যালুমিনার কার্বোথার্মাল হ্রাস বা অ্যালুমিনিয়ামের সরাসরি নাইট্রিডেশনের মাধ্যমে উত্পাদিত হয়। এটির ঘনত্ব 3.33 g/cm3 এবং গল না হওয়া সত্ত্বেও, 2500 °C এর উপরে তাপমাত্রা এবং বায়ুমণ্ডলীয় চাপে বিচ্ছিন্ন হয়। তরল-গঠনকারী সংযোজনগুলির সহায়তা ছাড়াই, উপাদানটি সমবায়ভাবে বন্ধনযুক্ত এবং সিন্টারিং প্রতিরোধী। সাধারণত, Y2O3 বা CaO-এর মতো অক্সাইড 1600 থেকে 1900 ডিগ্রি সেলসিয়াসের মধ্যে তাপমাত্রায় সিন্টারিং করার অনুমতি দেয়।

অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইডের তৈরি অংশগুলি বিভিন্ন পদ্ধতির মাধ্যমে তৈরি করা যেতে পারে, যার মধ্যে রয়েছে কোল্ড আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং, সিরামিক ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ, নিম্ন-চাপের ইনজেকশন ছাঁচনির্মাণ, টেপ ঢালাই, নির্ভুল মেশিনিং এবং শুকনো চাপ।

মুখ্য সুবিধা

অ্যালুমিনিয়াম, লিথিয়াম এবং তামা সহ বেশিরভাগ গলিত ধাতুর জন্য AlN দুর্ভেদ্য। এটি ক্লোরাইড এবং ক্রায়োলাইট সহ বেশিরভাগ গলিত লবণের জন্য দুর্ভেদ্য।

অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড উচ্চ তাপ পরিবাহিতা (170 W/mk, 200 W/mk, এবং 230 W/mk) সেইসাথে উচ্চ আয়তনের প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং অস্তরক শক্তির অধিকারী।

জল বা আর্দ্রতার সংস্পর্শে এলে এটি পাউডার আকারে হাইড্রোলাইসিসের জন্য সংবেদনশীল। উপরন্তু, অ্যাসিড এবং ক্ষার অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড আক্রমণ করে।

এই উপাদান বিদ্যুতের জন্য একটি অন্তরক। ডোপিং একটি উপাদানের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বাড়ায়। AIN পাইজোইলেকট্রিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।

অ্যাপ্লিকেশন

মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্স

AlN এর সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল এর উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, যা সিরামিক পদার্থের মধ্যে বেরিলিয়ামের পরেই দ্বিতীয়। 200 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে তাপমাত্রায়, এর তাপ পরিবাহিতা তামাকে ছাড়িয়ে যায়। উচ্চ পরিবাহিতা, ভলিউম প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং অস্তরক শক্তির এই সমন্বয় উচ্চ-শক্তি বা উচ্চ-ঘনত্বের মাইক্রোইলেক্ট্রনিক কম্পোনেন্ট অ্যাসেম্বলির জন্য সাবস্ট্রেট এবং প্যাকেজিং হিসাবে এর ব্যবহারকে সক্ষম করে। ওমিক ক্ষয়ক্ষতি দ্বারা উত্পন্ন তাপ নষ্ট করার এবং তাদের অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসরের মধ্যে উপাদানগুলি বজায় রাখার প্রয়োজনীয়তা ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির প্যাকিংয়ের ঘনত্ব নির্ধারণকারী সীমিত কারণগুলির মধ্যে একটি। AlN সাবস্ট্রেটগুলি প্রচলিত এবং অন্যান্য সিরামিক সাবস্ট্রেটের তুলনায় আরও কার্যকর শীতল প্রদান করে, এই কারণেই এগুলি চিপ ক্যারিয়ার এবং তাপ সিঙ্ক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড মোবাইল যোগাযোগ ডিভাইসের জন্য RF ফিল্টারগুলিতে ব্যাপক বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পায়। অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইডের একটি স্তর ধাতুর দুটি স্তরের মধ্যে অবস্থিত। বাণিজ্যিক খাতে সাধারণ অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে লেজার, চিপলেট, কোলেট, বৈদ্যুতিক নিরোধক, সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জামে ক্ল্যাম্প রিং এবং মাইক্রোওয়েভ ডিভাইস প্যাকেজিং-এ বৈদ্যুতিক নিরোধক এবং তাপ ব্যবস্থাপনা উপাদান।

অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন

AlN-এর ব্যয়ের কারণে, এর প্রয়োগগুলি ঐতিহাসিকভাবে সামরিক বৈমানিক এবং পরিবহন ক্ষেত্রের মধ্যে সীমাবদ্ধ। যাইহোক, উপাদানটি ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে এবং বিভিন্ন ক্ষেত্রে ব্যবহার করা হয়েছে। এর সুবিধাজনক বৈশিষ্ট্যগুলি এটিকে বেশ কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ শিল্প অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

AlN এর শিল্প অ্যাপ্লিকেশনের মধ্যে রয়েছে আক্রমনাত্মক গলিত ধাতু এবং দক্ষ তাপ বিনিময় ব্যবস্থা পরিচালনার জন্য অবাধ্য যৌগ।

এই উপাদানটি গ্যালিয়াম আর্সেনাইড স্ফটিকগুলির বৃদ্ধির জন্য ক্রুসিবল তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় এবং ইস্পাত এবং অর্ধপরিবাহী উত্পাদনেও ব্যবহৃত হয়।

অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইডের অন্যান্য প্রস্তাবিত ব্যবহারগুলি বিষাক্ত গ্যাসগুলির জন্য রাসায়নিক সেন্সর হিসাবে অন্তর্ভুক্ত। এই ডিভাইসগুলিতে ব্যবহারের জন্য আধা-এক-মাত্রিক ন্যানোটিউব তৈরি করতে AIN ন্যানোটিউব ব্যবহার করা গবেষণার বিষয়। গত দুই দশকে, অতিবেগুনী বর্ণালীতে কাজ করে এমন আলোক-নির্গত ডায়োডগুলিও তদন্ত করা হয়েছে। সারফেস অ্যাকোস্টিক ওয়েভ সেন্সরগুলিতে পাতলা-ফিল্ম AIN-এর প্রয়োগ মূল্যায়ন করা হয়েছে।