Dado que los circuitos integrados se han convertido en una industria nacional estratégica, se han investigado y desarrollado muchos materiales semiconductores, y el nitruro de aluminio es, sin duda, uno de los materiales semiconductores más prometedores.
Características de rendimiento del nitruro de aluminio
El nitruro de aluminio (AlN) tiene las características de alta resistencia, alta resistividad volumétrica, alto voltaje de aislamiento, coeficiente de expansión térmica, buena combinación con el silicio, etc. No solo se usa como ayuda para la sinterización o fase de refuerzo para cerámica estructural, sino en el campo de los sustratos electrónicos cerámicos y materiales de embalaje, que ha estado en auge en los últimos años, y su rendimiento supera con creces al de Alumina. Las cerámicas de nitruro de aluminio tienen un rendimiento general excelente, son ideales para sustratos semiconductores y materiales de embalaje estructural, y tienen un importante potencial de aplicación en la industria electrónica.
Aplicación de nitruro de aluminio
1. Aplicaciones de dispositivos piezoeléctricos
El nitruro de aluminio tiene alta resistividad, alta conductividad térmica y un bajo coeficiente de expansión similar al silicio, que es el material ideal para dispositivos electrónicos de alta temperatura y alta potencia.
2. Materiales de sustrato de embalaje electrónico
El óxido de berilio, la alúmina, el nitruro de silicio y el nitruro de aluminio son algunos de los materiales más comunes utilizados para los sustratos cerámicos.
Entre los materiales cerámicos existentes que se pueden usar como materiales de sustrato, las cerámicas de nitruro de silicio tienen la mayor resistencia a la flexión, buena resistencia al desgaste y las mejores propiedades mecánicas integrales de los materiales cerámicos, mientras que su coeficiente de expansión térmica es el más bajo. Las cerámicas de nitruro de aluminio tienen una alta conductividad térmica, buena resistencia al choque térmico y siguen teniendo buenas propiedades mecánicas a altas temperaturas. Se puede decir que, desde el punto de vista de las prestaciones, el Nitruro de Aluminio y el Nitruro de Silicio son actualmente los materiales más adecuados para su uso como sustrato de embalaje electrónico, pero también tienen un problema común: su precio es elevado.
3. Aplicación a materiales emisores de luz
En términos de eficiencia de conversión fotoeléctrica, el nitruro de aluminio (AlN) tiene un ancho máximo de banda de semiconductor de banda prohibida directa de 6,2 eV, que es mayor que el semiconductor de banda prohibida indirecta. AlN, como importante material emisor de luz azul y ultravioleta, se utiliza en diodos emisores de luz ultravioleta y ultravioleta profunda, diodos láser ultravioleta, detectores ultravioleta, etc. AlN y los nitruros del grupo III como GaN e InN también pueden formar un sólido continuo solución, y el espacio de banda de su aleación ternaria o cuaternaria se puede ajustar continuamente desde la banda visible hasta la banda ultravioleta profunda, lo que lo convierte en un importante material emisor de luz de alto rendimiento.
4. Aplicación a materiales de sustrato
El cristal de AlN es el sustrato ideal para los materiales epitaxiales de GaN, AlGaN y AlN. En comparación con los sustratos de zafiro o SiC, AlN y GaN tienen una mejor combinación térmica y compatibilidad química, y la tensión entre el sustrato y la capa epitaxial es menor. Por lo tanto, los cristales de AlN como sustratos epitaxiales de GaN pueden reducir significativamente la densidad de defectos en el dispositivo y mejorar su rendimiento, lo que tiene muy buenas perspectivas de aplicación en la preparación de dispositivos electrónicos de alta temperatura, alta frecuencia y alta potencia. Además, el uso de cristales de AlN como sustrato de material epitaxial de AlGaN con componentes de alto contenido de aluminio (Al) también puede reducir eficazmente la densidad de defectos en la capa epitaxial de nitruro y mejorar en gran medida el rendimiento y la vida útil de los dispositivos semiconductores de nitruro. Basado en AlGaN, se ha aplicado con éxito un detector ciego de día de alta calidad.
5. Aplicación a materiales cerámicos y refractarios
El nitruro de aluminio se puede utilizar en la sinterización de cerámica estructural; Las cerámicas de nitruro de aluminio preparadas no solo tienen mejores propiedades mecánicas y resistencia a la flexión que las cerámicas de Al2O3 y BeO, sino también mayor dureza y resistencia a la corrosión. Usando la resistencia al calor y a la erosión de las cerámicas de AlN, se pueden usar para hacer crisoles, platos de evaporación de Al y otras piezas resistentes a la corrosión a alta temperatura. Además, las cerámicas puras de AlN para cristales transparentes incoloros, con excelentes propiedades ópticas, se pueden utilizar como cerámicas transparentes para dispositivos ópticos electrónicos y equipos para ventanas infrarrojas de alta temperatura y revestimiento rectificador resistente al calor.
Sustratos de cerámica AlN de nitruro de aluminio pulido de doble cara de WINTRUSTEK
