Aluminionitruro (AlN) unue estis sintezita en 1877, sed ĝia ebla apliko en mikroelektroniko ne spronis la evoluon de altkvalita, komerce realigebla materialo ĝis la mez-1980-aj jaroj.
AIN estas formo de nitrato de aluminio. Aluminia nitruro diferencas de aluminionitrato pro tio ke ĝi estas nitrogena komponaĵo kun specifa oksigenadstato de -3, dum nitrato rilatas al iu estero aŭ salo de nitrata acido. La kristala strukturo de ĉi tiu materialo estas sesangula wurtzito.
Sintezo de AIN
AlN estas produktita per aŭ la karboterma redukto de alumino aŭ la rekta nitrurado de aluminio. Ĝi havas densecon de 3,33 g/cm3 kaj, malgraŭ ne fandi, disiĝas ĉe temperaturoj super 2500 °C kaj atmosfera premo. Sen la helpo de likv-formaj aldonaĵoj, la materialo estas kovalente ligita kaj imuna al sinterizado. Tipe, oksidoj kiel Y2O3 aŭ CaO permesas sinteriĝon ĉe temperaturoj inter 1600 kaj 1900 celsiusgradoj.
Partoj faritaj el nitruro de aluminio povas esti fabrikitaj per diversaj metodoj, inkluzive de malvarma izostatika premado, ceramika injektomuldado, malaltprema injektomuldado, benda fandado, precizeca maŝinado kaj seka premado.
Ŝlosilaj Trajtoj
AlN estas nepenetrebla al la plej multaj fanditaj metaloj, inkluzive de aluminio, litio, kaj kupro. Ĝi estas nepenetrebla al la plimulto de fanditaj saloj, inkluzive de kloridoj kaj kriolito.
Aluminia nitruro posedas altan termikan konduktivecon (170 W/mk, 200 W/mk, kaj 230 W/mk) same kiel altan volumenan resistivecon kaj dielektrikan forton.
Ĝi estas sentema al hidrolizo en pulvora formo kiam eksponite al akvo aŭ humideco. Aldone, acidoj kaj alkalioj atakas nitruron de aluminio.
Ĉi tiu materialo estas izolilo por elektro. Dopado plifortigas la elektran konduktivecon de materialo. AIN montras piezoelektrajn trajtojn.
Aplikoj
Mikroelektroniko
La plej rimarkinda karakterizaĵo de AlN estas sia alta varmokondukteco, kiu estas dua nur post berilio inter ceramikaj materialoj. Je temperaturoj sub 200 celsiusgradoj, ĝia varmokondukteco superas tiun de kupro. Ĉi tiu kombinaĵo de alta konduktiveco, volumenorezistiveco kaj dielektrika forto ebligas ĝian uzon kiel substratoj kaj pakado por alt-potencaj aŭ alt-densecaj mikroelektronikaj komponentasembleoj. La bezono disipi varmecon generitan de ohmaj perdoj kaj konservi la komponentojn ene de sia funkcia temperaturintervalo estas unu el la limigaj faktoroj kiuj determinas la densecon de pakado de elektronikaj komponentoj. AlN-substratoj disponigas pli efikan malvarmigon ol konvenciaj kaj aliaj ceramikaj substratoj, tial ili estas utiligitaj kiel blatportiloj kaj varmolavujoj.
Aluminia nitruro trovas ĝeneraligitan komercan aplikon en RF-filtriloj por movaj komunikadaparatoj. Tavolo de nitruro de aluminio situas inter du tavoloj de metalo. Oftaj aplikoj en la komerca sektoro inkludas elektran izolajzon kaj varmoadministradkomponentojn en laseroj, chipletoj, piloj, elektraj izoliloj, krampringoj en duonkonduktaĵa pretigekipaĵo, kaj mikroonda aparatopakado.
Aliaj Aplikoj
Pro la elspezo de AlN, ĝiaj aplikoj estis historie limigitaj al la armea aeronaŭtiko kaj transportkampoj. Tamen, la materialo estis vaste studita kaj utiligita en diversaj kampoj. Ĝiaj avantaĝaj trajtoj igas ĝin taŭga por kelkaj gravaj industriaj aplikoj.
La industriaj aplikoj de AlN inkludas obstinajn kunmetaĵojn por pritraktado de agresemaj fanditaj metaloj kaj efikaj varmointerŝanĝsistemoj.
Tiu materialo kutimas konstrui krisolojn por la kresko de galiaj arsenidaj kristaloj kaj ankaŭ estas utiligita en la produktado de ŝtalo kaj duonkonduktaĵoj.
Aliaj proponitaj uzoj por nitruro de aluminio inkluzivas kiel kemia sensilo por toksaj gasoj. Utiligi AIN-nanotubojn por produkti kvazaŭ unu-dimensiajn nanotubojn por uzo en tiuj aparatoj estis la temo de esplorado. En la pasintaj du jardekoj, lumelsendantaj diodoj kiuj funkcias en la ultraviola spektro ankaŭ estis esploritaj. La apliko de maldikfilma AIN en surfacaj akustikaj ondosensiloj estis taksita.
