Koska integroiduista piireistä on tullut strateginen kansallinen teollisuus, monia puolijohdemateriaaleja on tutkittu ja kehitetty, ja alumiininitridi on epäilemättä yksi lupaavimpia puolijohdemateriaaleja.
Alumiininitridin suorituskykyominaisuudet
Alumiininitridillä (AlN) on korkea lujuus, suuri tilavuusvastus, korkea eristysjännite, lämpölaajenemiskerroin, hyvä yhteensopivuus piin kanssa jne. Sitä ei käytetä vain sintrausapuaineena tai vahvistusvaiheena rakennekeramiikassa, vaan sitä käytetään myös keraamisten elektronisten alustojen ja pakkausmateriaalien alalla, joka on ollut viime vuosina nousujohteinen, ja sen suorituskyky ylittää huomattavasti alumiinioksidin. Alumiininitridikeramiikalla on erinomainen kokonaissuorituskyky, ne sopivat ihanteellisesti puolijohdesubstraateille ja rakennepakkausmateriaaleille, ja niillä on merkittävää sovelluspotentiaalia elektroniikkateollisuudessa.
Alumiininitridin käyttö
1. Pietsosähköisten laitteiden sovellukset
Alumiininitridillä on korkea ominaisvastus, korkea lämmönjohtavuus ja alhainen laajenemiskerroin, joka muistuttaa piitä, joka on ihanteellinen materiaali korkean lämpötilan ja suuritehoisille elektronisille laitteille.
2. Elektroniset pakkausmateriaalit
Berylliumoksidi, alumiinioksidi, piinitridi ja alumiininitridi ovat joitain yleisimpiä keraamisten alustojen materiaaleja.
Olemassa olevista alustamateriaaleina käytettävistä keraamisista materiaaleista piinitridikeramiikalla on keraamisten materiaalien suurin taivutuslujuus, hyvä kulutuskestävyys ja parhaat kokonaisvaltaiset mekaaniset ominaisuudet, kun taas niiden lämpölaajenemiskerroin on pienin. Alumiininitridikeramiikalla on korkea lämmönjohtavuus, hyvä lämpöiskun kestävyys ja silti hyvät mekaaniset ominaisuudet korkeissa lämpötiloissa. Voidaan sanoa, että suorituskyvyn kannalta alumiininitridi ja piinitridi ovat tällä hetkellä sopivimpia käytettäviksi elektronisten pakkausten substraattimateriaaleina, mutta niillä on myös yhteinen ongelma: niiden hinta on korkea.
3. Sovellus valoa säteileviin materiaaleihin
Mitä tulee valosähköiseen muunnostehokkuuteen, alumiininitridin (AlN) suoran kaistavälin puolijohdekaistan maksimileveys on 6,2 eV, mikä on suurempi kuin epäsuoran kaistavälin puolijohteen. Tärkeänä sinistä ja ultraviolettivaloa emittoivana materiaalina AlN:a käytetään ultravioletti- ja syvä ultraviolettivaloa emittoivissa diodeissa, ultraviolettilaserdiodeissa, ultraviolettiilmaisimissa jne. AlN- ja III-ryhmän nitridit, kuten GaN ja InN, voivat myös muodostaa jatkuvan kiinteän aineen. ratkaisu, ja sen kolmi- tai kvaternäärisen seoksen kaistaväliä voidaan säätää jatkuvasti näkyvästä kaistasta syvälle ultraviolettikaistalle, mikä tekee siitä tärkeän korkean suorituskyvyn valoa säteilevän materiaalin.
4. Levitys alustamateriaaleille
AlN-kide on ihanteellinen substraatti GaN-, AlGaN- ja AlN-epitaksiaalisille materiaaleille. Verrattuna safiiri- tai SiC-substraatteihin, AlN:lla ja GaN:lla on parempi lämpösovitus ja kemiallinen yhteensopivuus, ja substraatin ja epitaksiaalikerroksen välinen jännitys on pienempi. Siksi AlN-kiteet GaN-epitaksiaalisina substraateina voivat vähentää merkittävästi laitteen virhetiheyttä ja parantaa sen suorituskykyä, jolla on erittäin hyvät mahdollisuudet käyttää korkean lämpötilan, korkeataajuisten ja suuritehoisten elektronisten laitteiden valmistuksessa. Lisäksi AlN-kiteiden käyttäminen AlGaN-epitaksiaalimateriaalisubstraattina, jossa on korkea alumiini (Al) -komponentti, voi myös tehokkaasti vähentää nitridiepitaksiaalikerroksen virhetiheyttä ja parantaa huomattavasti nitridipuolijohdelaitteiden suorituskykyä ja käyttöikää. AlGaN-pohjainen korkealaatuinen päiväsokean ilmaisin on onnistuneesti käytetty.
5. Sovellus keramiikkaan ja tulenkestävään materiaaliin
Alumiininitridiä voidaan käyttää rakenteellisen keraamisen sintrauksessa; valmistetulla alumiininitridikeramiikalla ei ole ainoastaan parempia mekaanisia ominaisuuksia ja taivutuslujuutta kuin Al2O3- ja BeO-keramiikassa, vaan myös korkeampi kovuus ja korroosionkestävyys. AlN-keramiikan lämmön- ja eroosionkestävyyden ansiosta niistä voidaan valmistaa upokkaita, Al-haihdutusmaljoja ja muut korkean lämpötilan korroosionkestävät osat. Lisäksi puhdasta AlN-keramiikkaa värittömille läpinäkyville kiteille, joilla on erinomaiset optiset ominaisuudet, voidaan käyttää läpinäkyvänä keramiikkana elektronisissa optisissa laitteissa ja laitteissa korkean lämpötilan infrapunaikkunoihin ja tasasuuntaajan lämmönkestävään pinnoitteeseen.