Protože se integrované obvody staly strategickým národním průmyslem, bylo zkoumáno a vyvinuto mnoho polovodičových materiálů a nitrid hliníku je bezpochyby jedním z nejslibnějších polovodičových materiálů.
Vlastnosti nitridu hliníku
Nitrid hliníku (AlN) se vyznačuje vysokou pevností, vysokým objemovým odporem, vysokým izolačním napětím, koeficientem tepelné roztažnosti, dobrou slučitelností s křemíkem atd. Používá se nejen jako slinovací pomůcka nebo vyztužovací fáze pro konstrukční keramiku, ale také v oblasti keramických elektronických substrátů a obalových materiálů, která v posledních letech zažívá boom a svými výkony daleko převyšuje Aluminu. Keramika z nitridu hliníku má vynikající celkový výkon, je ideální pro polovodičové substráty a konstrukční obalové materiály a má významný aplikační potenciál v elektronickém průmyslu.
Aplikace nitridu hliníku
1. Aplikace piezoelektrických zařízení
Nitrid hliníku má vysoký odpor, vysokou tepelnou vodivost a nízký koeficient roztažnosti podobný křemíku, což je ideální materiál pro vysokoteplotní a vysoce výkonná elektronická zařízení.
2. Elektronické obalové substrátové materiály
Oxid berylnatý, oxid hlinitý, nitrid křemíku a nitrid hliníku jsou některé z nejběžnějších materiálů používaných pro keramické substráty.
Mezi existujícími keramickými materiály, které lze použít jako substrátové materiály, má keramika z nitridu křemíku nejvyšší pevnost v ohybu, dobrou odolnost proti opotřebení a nejlepší komplexní mechanické vlastnosti keramických materiálů, přičemž jejich koeficient tepelné roztažnosti je nejmenší. Keramika z nitridu hliníku má vysokou tepelnou vodivost, dobrou odolnost proti tepelným šokům a stále má dobré mechanické vlastnosti při vysokých teplotách. Dá se říci, že z hlediska výkonu jsou v současné době nejvhodnější pro použití jako substrátové materiály pro elektronické obaly Nitrid hliníku a Nitrid křemíku, ale mají také společný problém: jejich cena je vysoká.
3. Aplikace na materiály vyzařující světlo
Pokud jde o účinnost fotoelektrické konverze, nitrid hliníku (AlN) má maximální šířku pásma polovodiče s přímou mezerou v pásmu 6,2 eV, což je více než u polovodiče s nepřímou mezerou v pásmu. AlN, jako důležitý materiál vyzařující modré a ultrafialové světlo, se používá v diodách vyzařujících ultrafialové a hluboké ultrafialové světlo, ultrafialových laserových diodách, ultrafialových detektorech atd. Nitridy AlN a III-skupiny jako GaN a InN mohou také tvořit spojitou pevnou látku roztok a zakázaný pás jeho ternární nebo kvartérní slitiny lze plynule nastavovat od viditelného pásma k hlubokému ultrafialovému pásmu, což z něj činí důležitý vysoce výkonný materiál vyzařující světlo.
4. Aplikace na podkladové materiály
Krystal AlN je ideálním substrátem pro epitaxní materiály GaN, AlGaN a AlN. Ve srovnání se safírovými nebo SiC substráty mají AlN a GaN lepší tepelné přizpůsobení a chemickou kompatibilitu a napětí mezi substrátem a epitaxní vrstvou je menší. Krystaly AlN jako epitaxní substráty GaN tedy mohou výrazně snížit hustotu defektů v zařízení a zlepšit jeho výkon, což má velmi dobrou perspektivu uplatnění při přípravě vysokoteplotních, vysokofrekvenčních a výkonových elektronických zařízení. Kromě toho použití krystalů AlN jako substrátu epitaxního materiálu AlGaN s vysokými hliníkovými (Al) komponentami může také účinně snížit hustotu defektů v nitridové epitaxní vrstvě a výrazně zlepšit výkon a životnost nitridových polovodičových zařízení. Na bázi AlGaN byl úspěšně použit vysoce kvalitní detektor denních žaluzií.
5. Aplikace na keramiku a žáruvzdorné materiály
Nitrid hliníku lze použít při slinování strukturální keramiky; připravená nitridová keramika hliníku má nejen lepší mechanické vlastnosti a pevnost v ohybu než keramika Al2O3 a BeO, ale také vyšší tvrdost a odolnost proti korozi. S využitím odolnosti keramiky AlN proti teplu a erozi z nich lze vyrábět kelímky, Al odpařovací misky a jiné součásti odolné proti vysoké teplotě. Čistou keramiku AlN pro bezbarvé průhledné krystaly s vynikajícími optickými vlastnostmi lze navíc použít jako průhlednou keramiku pro elektronická optická zařízení a zařízení pro vysokoteplotní infračervená okna a žáruvzdorný povlak usměrňovače.
Oboustranně leštěné keramické substráty z nitridu hliníku AlN od společnosti WINTRUSTEK
