Ang Aluminum Nitride (AlN) unang gi-synthesize niadtong 1877, apan ang potensyal nga paggamit niini sa microelectronics wala mag-aghat sa pag-uswag sa taas nga kalidad, komersyal nga materyal nga mahimo hangtod sa tunga-tunga sa 1980s.
Ang AIN kay usa ka aluminum nitrate nga porma. Ang aluminum nitride lahi sa aluminum nitrate kay kini usa ka nitrogen compound nga adunay espesipikong oxidation state nga -3, samtang ang nitrate nagtumong sa bisan unsang ester o asin sa nitric acid. Ang kristal nga istruktura sa kini nga materyal mao ang hexagonal wurtzite.
Synthesis sa AIN
Nahimo ang AlN pinaagi sa pagminus sa carbothermal sa alumina o direkta nga nitridation sa aluminyo. Kini adunay densidad nga 3.33 g/cm3 ug, bisan pa dili matunaw, mobulag sa temperatura nga labaw sa 2500 °C ug presyur sa atmospera. Kung wala ang tabang sa mga additives nga nagporma sa likido, ang materyal nga covalently bonded ug dili makasugakod sa sintering. Kasagaran, ang mga oxide sama sa Y2O3 o CaO nagtugot sa sintering sa temperatura tali sa 1600 ug 1900 degrees Celsius.
Ang mga bahin nga hinimo sa aluminum nitride mahimong magama pinaagi sa lainlaing mga pamaagi, lakip ang bugnaw nga isostatic pressing, ceramic injection molding, low-pressure injection molding, tape casting, precision machining, ug dry pressing.
Pangunang mga bahin
Ang AlN dili matupngan sa kadaghanang tinunaw nga mga metal, lakip ang aluminum, lithium, ug tumbaga. Dili kini matupngan sa kadaghanan sa mga tinunaw nga asin, lakip ang mga chlorides ug cryolite.
Ang aluminum nitride adunay taas nga thermal conductivity (170 W/mk, 200 W/mk, ug 230 W/mk) ingon man taas nga volume resistivity ug dielectric strength.
Delikado kini sa hydrolysis sa porma sa pulbos kung na-expose sa tubig o humidity. Dugang pa, ang mga asido ug alkali nag-atake sa aluminum nitride.
Kini nga materyal usa ka insulator alang sa elektrisidad. Ang doping makapauswag sa electrical conductivity sa usa ka materyal. Ang AIN nagpakita sa piezoelectric nga mga kabtangan.
Mga aplikasyon
Microelectronics
Ang labing talagsaon nga kinaiya sa AlN mao ang taas nga thermal conductivity niini, nga ikaduha lamang sa beryllium sa mga ceramic nga materyales. Sa temperatura nga ubos sa 200 degrees Celsius, ang thermal conductivity niini milabaw sa tumbaga. Kini nga kombinasyon sa taas nga conductivity, volume resistivity, ug dielectric nga kusog makahimo sa paggamit niini isip substrates ug packaging alang sa high-power o high-density microelectronic component assemblies. Ang panginahanglan sa pagwagtang sa kainit nga namugna sa ohmic nga mga pagkawala ug pagpadayon sa mga sangkap sulod sa ilang operating temperature range mao ang usa sa mga limitasyon nga mga hinungdan nga nagtino sa densidad sa pagputos sa mga elektronik nga sangkap. Ang mga substrate sa AlN naghatag og mas epektibo nga pagpabugnaw kay sa naandan ug uban pang mga seramik nga substrate, mao nga gigamit kini isip mga tigdala sa chip ug mga heat sink.
Ang aluminum nitride nakakaplag kaylap nga komersyal nga aplikasyon sa RF filters alang sa mobile communication devices. Ang usa ka layer sa aluminum nitride nahimutang taliwala sa duha ka layer sa metal. Ang kasagarang mga aplikasyon sa sektor sa komersyo naglakip sa electrical insulation ug heat management components sa lasers, chiplets, collets, electrical insulators, clamp rings sa semiconductor processing equipment, ug microwave device packaging.
Uban pang Aplikasyon
Tungod sa gasto sa AlN, ang mga aplikasyon niini sa kasaysayan limitado sa aeronautics sa militar ug natad sa transportasyon. Bisan pa, ang materyal kay kaylap nga gitun-an ug gigamit sa lainlaing natad. Ang mga mapuslanon nga kabtangan niini naghimo niini nga angay alang sa daghang hinungdanon nga aplikasyon sa industriya.
Ang mga aplikasyon sa industriya sa AlN naglakip sa mga refractory composites alang sa pagdumala sa mga agresibo nga tinunaw nga mga metal ug episyente nga heat exchange system.
Kini nga materyal gigamit sa paghimo og mga crucibles alang sa pagtubo sa gallium arsenide nga mga kristal ug gigamit usab sa paghimo sa steel ug semiconductors.
Ang ubang gisugyot nga paggamit sa aluminum nitride naglakip isip kemikal nga sensor para sa makahilong mga gas. Ang paggamit sa AIN nanotubes aron makahimo og quasi-one-dimensional nga nanotubes para gamiton niini nga mga himan mao ang hilisgutan sa panukiduki. Sa miaging duha ka dekada, ang mga light-emitting diode nga naglihok sa ultraviolet spectrum gisusi usab. Ang paggamit sa thin-film AIN sa mga surface acoustic wave sensors gisusi.
