U nitruru d'aluminiu (AlN) hè statu sintetizatu per a prima volta in u 1877, ma a so applicazione potenziale in a microelettronica ùn hà micca stimulatu u sviluppu di materiale d'alta qualità è viable cummerciale finu à a mità di l'anni 1980.

AIN hè una forma di nitrate d'aluminiu. U nitruru d'aluminiu difiere da u nitru di l'aluminiu in quantu hè un compostu di nitrogenu cù un statu d'oxidazione specificu di -3, mentre chì u nitru si riferisce à qualsiasi ester o sal di l'acidu nitricu. A struttura cristallina di stu materiale hè wurtzite hexagonal.

Sintesi di AIN

L'AlN hè pruduciutu sia per a riduzione carbotermale di l'alumina sia per a nitrurazione diretta di l'aluminiu. Hà una densità di 3,33 g/cm3 è, ancu s'ellu ùn si fusse, si dissocia à a temperatura sopra à 2500 °C è a pressione atmosferica. Senza l'assistenza di l'additivi chì formanu liquidu, u materiale hè unitu covalente è resistente à a sinterizzazione. Di genere, l'ossidi cum'è Y2O3 o CaO permettenu a sinterizazione à e temperature trà 1600 è 1900 gradi Celsius.

I pezzi fatti di nitruru d'aluminiu ponu esse fabbricati cù una varietà di metudi, cumprese a pressatura isostatica fredda, stampatura à iniezione di ceramica, stampatura à iniezione di bassa pressione, casting di cinta, lavorazione di precisione è pressatura a secco.

Funzioni chjave

AlN hè impermeable à a maiò parte di i metalli fusi, cumpresu l'aluminiu, lithium è cobre. Hè impermeable à a maiò parte di i sali fusi, cumpresi i cloruri è a criolite.

U nitruru d'aluminiu pussede una alta conductività termale (170 W/mk, 200 W/mk, è 230 W/mk) è una resistività di volume elevata è forza dielettrica.

Hè suscettibile à l'idrolisi in forma di polvera quandu espostu à l'acqua o l'umidità. Inoltre, l'acidi è l'alkali attaccanu nitruru d'aluminiu.

Stu materiale hè un insulator per l'electricità. Doping aumenta a conduttività elettrica di un materiale. AIN mostra proprietà piezoelettriche.

Applicazioni

Microelettronica

A caratteristica più notevuli di AlN hè a so alta conductività termale, chì hè seconda solu à u berilliu trà i materiali ceramichi. À a temperatura sottu à 200 gradi Celsius, a so conductibilità termale supera quella di u ramu. Questa cumminazione di alta conduttività, resistività di u voluminu è forza dielettrica permette u so usu cum'è sustrati è imballaggi per assemblee di cumpunenti microelettronici d'alta putenza o di alta densità. A necessità di dissiparà u calore generatu da perdite ohmiche è di mantene i cumpunenti in u so intervallu di temperatura operativa hè unu di i fatturi limitanti chì determinanu a densità di imballaggio di cumpunenti elettroni. I sustrati AlN furniscenu un rinfrescante più efficau cà i sustrati cunvinziunali è altri ceramichi, per quessa sò usati cum'è trasportatori di chip è dissipatori di calore.

U nitruru d'aluminiu trova una larga applicazione cummerciale in i filtri RF per i dispositi di cumunicazione mobile. Una capa di nitruru d'aluminiu si trova trà dui strati di metallu. L'applicazioni cumuni in u settore cummerciale includenu l'isolamentu elettricu è i cumpunenti di gestione di u calore in laser, chiplets, collets, insulatori elettrici, anelli di pinza in l'equipaggiu di trasfurmazioni di semiconduttori, è imballaggi di dispositivi di microonde.

Altre Applicazioni

A causa di a spesa di AlN, e so applicazioni sò state storicamente limitate à l'aeronautica militare è i campi di trasportu. Tuttavia, u materiale hè statu assai studiatu è utilizatu in una varietà di campi. E so proprietà vantaghji facenu adattatu per una quantità di applicazioni industriali impurtanti.

L'applicazioni industriali di AlN includenu composti refrattarii per a manipulazione di metalli fusi aggressivi è sistemi di scambiu di calore efficienti.

Stu materiale hè utilizatu per custruisce crucibles per a crescita di cristalli di arsenidu di galiu è hè ancu utilizatu in a produzzione di l'azzaru è di semiconduttori.

Altri usi pruposti per u nitruru d'aluminiu includenu cum'è un sensoru chimicu per i gasi tossichi. Utilizà i nanotubi AIN per pruduce nanotubi quasi unidimensionali per l'usu in questi dispositi hè statu u sughjettu di ricerca. In l'ultimi dui decennii, i diodi emettitori di luce chì operanu in u spettru ultraviolet sò ancu stati investigati. L'applicazione di AIN a film sottile in i sensori di onde acustiche di superficia hè stata valutata.