Kuna integraallülitustest on saanud strateegiline riiklik tööstusharu, on palju pooljuhtmaterjale uuritud ja arendatud ning alumiiniumnitriid on kahtlemata üks paljutõotavamaid pooljuhtmaterjale.

Alumiiniumnitriidi jõudlusnäitajad

Alumiiniumnitriidil (AlN) on kõrge tugevus, suur eritakistus, kõrge isolatsioonipinge, soojuspaisumistegur, hea sobivus räniga jne. Seda ei kasutata mitte ainult paagutamise abivahendina või konstruktsioonikeraamika tugevdamise faasina, vaid seda kasutatakse ka keraamiliste elektrooniliste substraatide ja pakkematerjalide valdkonnas, mis on viimastel aastatel õitsele tõusnud ja mille jõudlus ületab tunduvalt alumiiniumoksiidi oma. Alumiiniumnitriidkeraamika on suurepärase üldise jõudlusega, sobib ideaalselt pooljuhtaluspindade ja struktuursete pakkematerjalide jaoks ning sellel on märkimisväärne kasutuspotentsiaal elektroonikatööstuses.

Alumiiniumnitriidi pealekandmine

1. Piesoelektriliste seadmete rakendused

Alumiiniumnitriidil on kõrge eritakistus, kõrge soojusjuhtivus ja madal paisumiskoefitsient, mis sarnaneb räniga, mis on ideaalne materjal kõrge temperatuuriga ja suure võimsusega elektroonikaseadmete jaoks.

2. Elektroonilised pakkematerjalid

Berülliumoksiid, alumiiniumoksiid, räninitriid ja alumiiniumnitriid on keraamiliste substraatide jaoks kõige levinumad materjalid.

Olemasolevatest keraamilistest materjalidest, mida saab kasutada alusmaterjalina, on räninitriidi keraamika suurim paindetugevus, hea kulumiskindlus ja keraamiliste materjalide parimad terviklikud mehaanilised omadused, samas kui nende soojuspaisumistegur on kõige väiksem. Alumiiniumnitriidkeraamikal on kõrge soojusjuhtivus, hea soojuslöögikindlus ja kõrgel temperatuuril siiski head mehaanilised omadused. Võib öelda, et jõudluse seisukohalt on elektroonikapakendite alusmaterjalina praegu sobivaimad alumiiniumnitriid ja räninitriid, kuid neil on ka ühine probleem: nende hind on kõrge.

3. Kasutamine valgust kiirgavatel materjalidel

Fotoelektrilise muundamise efektiivsuse osas on alumiiniumnitriidi (AlN) otsese ribalaiusega pooljuhtriba maksimaalne laius 6,2 eV, mis on suurem kui kaudse ribalaiusega pooljuht. AlN-i kui olulist sinist ja ultraviolettvalgust kiirgavat materjali kasutatakse ultraviolett- ja sügav-ultraviolettvalgust kiirgavates dioodides, ultraviolett-laserdioodides, ultraviolettdetektorites jne. AlN- ja III-rühma nitriidid, nagu GaN ja InN, võivad samuti moodustada pideva tahke aine. lahendus ja selle kolme- või kvaternaarse sulami ribavahemikku saab pidevalt reguleerida nähtavast ribast sügavale ultraviolettribale, muutes selle oluliseks suure jõudlusega valgust kiirgavaks materjaliks.

4. Kandmine alusmaterjalidele

AlN kristall on ideaalne substraat GaN, AlGaN ja AlN epitaksiaalsete materjalide jaoks. Võrreldes safiiri või SiC substraatidega on AlN ja GaN parem termiline sobitamine ja keemiline ühilduvus ning substraadi ja epitaksiaalse kihi vaheline pinge on väiksem. Seetõttu võivad AlN-kristallid GaN-i epitaksiaalsete substraatidena märkimisväärselt vähendada seadme defektide tihedust ja parandada selle jõudlust, millel on väga hea väljavaade kasutada kõrgtemperatuursete, kõrgsageduslike ja suure võimsusega elektroonikaseadmete valmistamisel. Lisaks võib AlN-kristallide kasutamine AlGaN-i epitaksiaalse materjali substraadina koos kõrge alumiiniumi (Al) komponentidega tõhusalt vähendada ka nitriidi epitaksiaalse kihi defektide tihedust ja oluliselt parandada nitriid-pooljuhtseadmete jõudlust ja eluiga. AlGaN-il põhinev kvaliteetne pimedate detektor on edukalt rakendatud.

5. Kasutamine keraamikale ja tulekindlatele materjalidele

Alumiiniumnitriidi saab kasutada struktuurse keraamika paagutamisel; Valmistatud alumiiniumnitriidkeraamikal pole mitte ainult paremad mehaanilised omadused ja paindetugevus kui Al2O3 ja BeO keraamikal, vaid ka suurem kõvadus ja korrosioonikindlus. Kasutades AlN keraamika kuuma- ja erosioonikindlust, saab neist valmistada tiigleid, Al-aurutamisnõusid ja muud kõrge temperatuuriga korrosioonikindlad osad. Lisaks saab suurepäraste optiliste omadustega puhast AlN-keraamikat värvitute läbipaistvate kristallide jaoks kasutada läbipaistva keraamikana elektroonilistes optilistes seadmetes ja seadmetes kõrgtemperatuursete infrapuna akende ja alaldi kuumakindla kattekihi jaoks.

Kahepoolsed poleeritud alumiiniumnitriid AlN keraamilised aluspinnad firmalt WINTRUSTEK