با تبدیل شدن مدارهای مجتمع به یک صنعت استراتژیک ملی، مواد نیمه هادی زیادی مورد تحقیق و توسعه قرار گرفته اند و آلومینیوم نیترید بدون شک یکی از امیدوارکننده ترین مواد نیمه هادی است.

ویژگی های عملکرد نیترید آلومینیوم

آلومینیوم نیترید (AlN) دارای ویژگی های استحکام بالا، مقاومت حجم بالا، ولتاژ عایق بالا، ضریب انبساط حرارتی، تطابق خوب با سیلیکون و غیره است. این نه تنها به عنوان کمک تف جوشی یا فاز تقویت کننده برای سرامیک های ساختاری استفاده می شود، بلکه مورد استفاده قرار می گیرد. در زمینه زیرلایه های الکترونیکی سرامیکی و مواد بسته بندی که در سال های اخیر رونق زیادی داشته و عملکرد آن بسیار بیشتر از آلومینا است. سرامیک های آلومینیوم نیترید عملکرد کلی عالی دارند، برای بسترهای نیمه هادی و مواد بسته بندی ساختاری ایده آل هستند و پتانسیل کاربرد قابل توجهی در صنعت الکترونیک دارند.

کاربرد نیترید آلومینیوم

1. برنامه‌های دستگاه پیزوالکتریک

نیترید آلومینیوم دارای مقاومت بالا، هدایت حرارتی بالا و ضریب انبساط کم مشابه سیلیکون است که ماده ایده آلی برای دستگاه های الکترونیکی با دمای بالا و قدرت بالا است.

2. مواد بستر بسته‌بندی الکترونیکی

اکسید بریلیم، آلومینا، نیترید سیلیکون و نیترید آلومینیوم برخی از رایج ترین مواد مورد استفاده برای زیرلایه های سرامیکی هستند.

در میان مواد سرامیکی موجود که می توانند به عنوان مواد زیرلایه استفاده شوند، سرامیک های سیلیکون نیترید دارای بالاترین مقاومت خمشی، مقاومت در برابر سایش خوب و بهترین خواص مکانیکی جامع مواد سرامیکی هستند، در حالی که ضریب انبساط حرارتی آنها کمترین است. سرامیک های آلومینیوم نیترید دارای رسانایی حرارتی بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب هستند و هنوز هم خواص مکانیکی خوبی در دماهای بالا دارند. می توان گفت که از نظر عملکرد، آلومینیوم نیترید و نیترید سیلیکون در حال حاضر مناسب ترین برای استفاده به عنوان مواد بستر بسته بندی الکترونیکی هستند، اما آنها همچنین یک مشکل مشترک دارند: قیمت آنها بالا است.

3. کاربرد در مواد ساطع کننده نور

از نظر راندمان تبدیل فوتوالکتریک، نیترید آلومینیوم (AlN) دارای حداکثر پهنای باند نیمه هادی مستقیم باند 6.2 eV است که بالاتر از نیمه هادی باند گپ غیر مستقیم است. AlN به عنوان یک ماده مهم ساطع کننده نور آبی و فرابنفش، در دیودهای ساطع نور فرابنفش و فرابنفش عمیق، دیودهای لیزر فرابنفش، آشکارسازهای فرابنفش و غیره استفاده می شود. نیتریدهای AlN و III مانند GaN و InN نیز می توانند یک جامد پیوسته را تشکیل دهند. محلول، و شکاف نواری آلیاژ سه تایی یا چهارتایی آن را می توان به طور مداوم از نوار مرئی به باند فرابنفش عمیق تنظیم کرد و آن را به یک ماده تابش نور با کارایی بالا تبدیل کرد.

4. کاربرد بر روی مواد بستر

کریستال AlN بستر ایده آل برای مواد همپای GaN، AlGaN و AlN است. در مقایسه با سوبستراهای یاقوت کبود یا SiC، AlN و GaN تطابق حرارتی و سازگاری شیمیایی بهتری دارند و تنش بین لایه زیرلایه و لایه همپایی کمتر است. بنابراین، کریستال‌های AlN به‌عنوان زیرلایه‌های هم‌پایه GaN می‌توانند به میزان قابل‌توجهی چگالی نقص در دستگاه را کاهش داده و عملکرد آن را بهبود بخشند، که چشم‌انداز بسیار خوبی برای کاربرد در تهیه دستگاه‌های الکترونیکی با دمای بالا، فرکانس بالا و توان بالا دارد. علاوه بر این، استفاده از کریستال‌های AlN به‌عنوان یک زیرلایه مواد هم‌پایه AlGaN با اجزای آلومینیومی بالا (Al) می‌تواند به طور موثری چگالی نقص را در لایه همپای نیترید کاهش دهد و عملکرد و طول عمر دستگاه‌های نیمه‌رسانای نیترید را تا حد زیادی بهبود بخشد. بر اساس AlGaN، یک آشکارساز روز کور با کیفیت بالا با موفقیت استفاده شده است.

5. کاربرد در سرامیک و مواد نسوز

نیترید آلومینیوم را می توان در تف جوشی سرامیکی ساختاری استفاده کرد. سرامیک های آلومینیوم نیترید آماده نه تنها خواص مکانیکی و استحکام خمشی بهتری نسبت به سرامیک های Al2O3 و BeO دارند، بلکه سختی و مقاومت در برابر خوردگی بالاتری نیز دارند. با استفاده از مقاومت در برابر حرارت و فرسایش سرامیک های AlN، می توان از آنها برای ساخت بوته ها، ظروف تبخیر آلی و ... استفاده کرد. سایر قطعات مقاوم در برابر خوردگی در دمای بالا. علاوه بر این، سرامیک خالص AlN برای کریستال های شفاف بی رنگ، با خواص نوری عالی، می تواند به عنوان سرامیک شفاف برای دستگاه های نوری الکترونیکی و تجهیزات برای پنجره های مادون قرمز با دمای بالا و پوشش مقاوم در برابر حرارت یکسو کننده استفاده شود.

زیرلایه های سرامیکی دو طرفه جلا نیترید آلومینیوم AlN از WINTRUSTEK