Kako su integrirana kola postala strateška nacionalna industrija, mnogi poluvodički materijali su istraženi i razvijeni, a aluminij nitrid je nesumnjivo jedan od najperspektivnijih poluvodičkih materijala.

Karakteristike performansi aluminijum nitrida

Aluminijum nitrid (AlN) ima karakteristike visoke čvrstoće, velike zapreminske otpornosti, visokog izolacionog napona, koeficijenta toplotnog širenja, dobrog poklapanja sa silicijumom, itd. Ne koristi se samo kao pomoćno sredstvo za sinterovanje ili ojačavajuća faza za konstrukcijsku keramiku, već se koristi i u oblasti keramičkih elektronskih podloga i materijala za pakovanje, koja je u procvatu poslednjih godina, a svojim performansama daleko nadmašuje Alumina. Keramika od aluminijum nitrida ima odlične ukupne performanse, idealna je za poluprovodničke podloge i strukturne materijale za pakovanje, i ima značajan potencijal primene u elektronskoj industriji.

Primena aluminijum nitrida

1. Prijave piezoelektričnih uređaja

Aluminijum nitrid ima visoku otpornost, visoku toplotnu provodljivost i nizak koeficijent ekspanzije sličan silicijumu, koji je idealan materijal za elektronske uređaje visoke temperature i velike snage.

2. Materijali podloge za elektronsko pakovanje

Berilijum oksid, glinica, silicijum nitrid i aluminijum nitrid su neki od najčešćih materijala koji se koriste za keramičke podloge.

Među postojećim keramičkim materijalima koji se mogu koristiti kao materijali za podlogu, keramika od silicijum nitrida ima najveću čvrstoću na savijanje, dobru otpornost na habanje i najbolja sveobuhvatna mehanička svojstva od keramičkih materijala, dok je njihov koeficijent termičkog širenja najmanji. Keramika od aluminijum nitrida ima visoku toplotnu provodljivost, dobru otpornost na toplotni udar i još uvek ima dobra mehanička svojstva na visokim temperaturama. Može se reći da su, sa stanovišta performansi, aluminijum nitrid i silicijum nitrid trenutno najpogodniji za upotrebu kao podloga za elektronsko pakovanje, ali imaju i zajednički problem: njihova je cena visoka.

3. Primjena na materijale koji emituju svjetlost

Što se tiče efikasnosti fotoelektrične konverzije, aluminijum nitrid (AlN) ima maksimalnu širinu poluprovodničkog pojasa sa direktnim razmakom od 6,2 eV, što je više od indirektnog poluprovodnika. AlN, kao važan materijal koji emituje plavo i ultraljubičasto svjetlo, koristi se u ultraljubičastim i dubokim ultraljubičastim diodama koje emituju svjetlost, ultraljubičastim laserskim diodama, ultraljubičastim detektorima, itd. Nitridi AlN i III grupe poput GaN i InN također mogu formirati kontinuiranu čvrstu supstancu rješenje, a raspon pojasa njegove ternarne ili kvaternarne legure može se kontinuirano podešavati od vidljivog pojasa do dubokog ultraljubičastog pojasa, što ga čini važnim materijalom koji emituje svjetlost visokih performansi.

4. Nanošenje na materijale podloge

AlN kristal je idealan supstrat za GaN, AlGaN i AlN epitaksijalne materijale. U poređenju sa safirnim ili SiC podlogama, AlN i GaN imaju bolje termičko usklađivanje i hemijsku kompatibilnost, a naprezanje između podloge i epitaksijalnog sloja je manje. Stoga, kristali AlN kao GaN epitaksijalni supstrati mogu značajno smanjiti gustinu defekta u uređaju i poboljšati njegove performanse, što ima vrlo dobre izglede za primjenu u pripremi visokotemperaturnih, visokofrekventnih i jakih elektronskih uređaja. Osim toga, korištenje AlN kristala kao supstrata od AlGaN epitaksijalnog materijala sa visokim aluminijskim (Al) komponentama također može efikasno smanjiti gustinu defekata u epitaksijalnom sloju nitrida i značajno poboljšati performanse i vijek trajanja nitridnih poluvodičkih uređaja. Zasnovan na AlGaN-u, uspješno je primijenjen visokokvalitetni detektor sljepoće.

5. Primjena na keramiku i vatrostalne materijale

Aluminijum nitrid se može koristiti u strukturnom keramičkom sinterovanju; pripremljena keramika od aluminijum nitrida ima ne samo bolja mehanička svojstva i čvrstoću na savijanje od Al2O3 i BeO keramike, već i veću tvrdoću i otpornost na koroziju. Koristeći otpornost na toplotu i eroziju AlN keramike, mogu se koristiti za izradu lonaca, posuda za isparavanje Al i ostali dijelovi otporni na visoke temperature. Pored toga, čista AlN keramika za bezbojne prozirne kristale, sa odličnim optičkim svojstvima, može se koristiti kao prozirna keramika za elektronske optičke uređaje i opremu za visokotemperaturne infracrvene prozore i ispravljač otporan na toplotu.

Dvostrano polirane aluminij nitridne AlN keramičke podloge iz WINTRUSTEK-a