Aluminiumnitride (AlN) waard foar it earst synthesisearre yn 1877, mar syn potinsjele tapassing yn mikro-elektroanika stimulearre de ûntwikkeling fan heechweardich, kommersjeel libbensfetber materiaal oant it midden fan 'e jierren '80.
AIN is in aluminiumnitraatfoarm. Aluminiumnitride ferskilt fan aluminiumnitraat yn dat it in stikstofferbining is mei in spesifike oksidaasjetastân fan -3, wylst nitrate ferwiist nei elke ester of sâlt fan salpetersûr. De kristalstruktuer fan dit materiaal is hexagonaal wurtzite.
Synteze fan AIN
AlN wurdt produsearre troch of de karbotermyske reduksje fan aluminium as de direkte nitridaasje fan aluminium. It hat in tichtheid fan 3,33 g/cm3 en dissoziearret, nettsjinsteande it net smelten, by temperatueren boppe 2500 °C en atmosfearyske druk. Sûnder de help fan floeistoffoarmjende additieven is it materiaal kovalent bûn en resistint foar sintering. Typysk tastean oksiden lykas Y2O3 of CaO sintering by temperatueren tusken 1600 en 1900 graden Celsius.
Dielen makke fan aluminiumnitride kinne wurde produsearre fia in ferskaat oan metoaden, ynklusyf kâld isostatysk drukken, keramyske ynjeksjefoarmjen, spuitfoarmjen mei lege druk, tape casting, presysferwurking, en droech drukken.
Key Features
AlN is ûntrochsichtich foar de measte smelte metalen, ynklusyf aluminium, lithium en koper. It is ûntrochsichtich foar de mearderheid fan smelte sâlten, ynklusyf chloriden en kryolit.
Aluminiumnitride hat hege termyske konduktiviteit (170 W/mk, 200 W/mk, en 230 W/mk), lykas ek hege folume-resistiviteit en dielektryske sterkte.
It is gefoelich foar hydrolyse yn poederfoarm as bleatsteld oan wetter of fochtigens. Derneist, soeren en alkalis oanfallen aluminium nitride.
Dit materiaal is in isolator foar elektrisiteit. Doping fergruttet de elektryske konduktiviteit fan in materiaal. AIN toant piëzoelektryske eigenskippen.
Oanfraach
Mikroelektronika
De meast opmerklike karakteristyk fan AlN is syn hege termyske conductivity, dat is twadde allinne nei beryllium ûnder keramyske materialen. By temperatueren ûnder 200 graden Celsius is syn termyske konduktiviteit heger as dy fan koper. Dizze kombinaasje fan hege konduktiviteit, folume-resistiviteit en dielektryske sterkte makket it gebrûk mooglik as substraten en ferpakking foar mikro-elektroanyske komponinten mei hege krêft as hege tichtheid. De needsaak om waarmte opwekt troch ohmyske ferliezen te dissipearjen en de komponinten binnen har temperatuerberik te behâlden is ien fan 'e beheinende faktoaren dy't de tichtens fan ferpakking fan elektroanyske komponinten bepale. AlN-substraten jouwe effektiver koeling as konvinsjonele en oare keramyske substraten, en dêrom wurde se brûkt as chipdragers en heatsinks.
Aluminiumnitride fynt wiidferspraat kommersjele tapassing yn RF-filters foar mobile kommunikaasjeapparaten. In laach fan aluminium nitride leit tusken twa lagen fan metaal. Algemiene tapassingen yn 'e kommersjele sektor omfetsje elektryske isolaasje en komponinten foar waarmtebehear yn lasers, chiplets, spanten, elektryske isolators, klemringen yn apparatuer foar healgelearderferwurking, en ferpakking fan mikrogolfapparaten.
Oare applikaasjes
Troch de kosten fan AlN binne har tapassingen histoarysk beheind ta de militêre loftfeart- en ferfierfjilden. It materiaal is lykwols wiidweidich studearre en brûkt yn in ferskaat oan fjilden. Syn foardielige eigenskippen meitsje it geskikt foar in oantal wichtige yndustriële tapassingen.
De yndustriële tapassingen fan AlN omfetsje fjoervaste kompositen foar it behanneljen fan agressive smelte metalen en effisjinte waarmtewikselsystemen.
Dit materiaal wurdt brûkt om kroezen te bouwen foar de groei fan galliumarsenidekristallen en wurdt ek brûkt yn 'e produksje fan stiel en semiconductors.
Oare foarstelde gebrûk foar aluminiumnitride omfetsje as gemyske sensor foar giftige gassen. It brûken fan AIN nanotubes om quasi-ien-diminsjonale nanotubes te produsearjen foar gebrûk yn dizze apparaten is it ûnderwerp fan ûndersyk west. Yn 'e ôfrûne twa desennia binne ljocht-emittearjende diodes dy't wurkje yn it ultravioletspektrum ek ûndersocht. De tapassing fan tinne film AIN yn oerflak akoestyske golf sensors is evaluearre.
