가장 유망한 세라믹 소재 중 하나인 질화알루미늄

2022-10-25

집적회로가 국가전략산업이 되면서 많은 반도체재료가 연구개발되고 있으며 질화알루미늄은 의심의 여지없이 가장 유망한 반도체재료중의 하나이다.

질화알루미늄 성능 특성

질화알루미늄(AlN)은 고강도, 높은 체적 저항률, 높은 절연 전압, 열팽창 계수, 실리콘과의 우수한 매칭 등의 특성을 가지고 있습니다. 최근 호황을 누리고 있는 세라믹 전자 기판 및 포장재 분야에서 알루미나를 훨씬 능가하는 성능을 가지고 있습니다. 질화알루미늄 세라믹은 전반적인 성능이 우수하고 반도체 기판 및 구조용 포장 재료에 이상적이며 전자 산업에서 상당한 응용 가능성을 가지고 있습니다.

알루미늄 질화물의 응용

1. 압전 장치 애플리케이션

질화알루미늄은 실리콘과 같이 비저항이 높고 열전도율이 높으며 팽창계수가 낮아 고온 및 고전력 전자소자에 이상적인 소재입니다.

2. 전자 패키징 기판 재료

산화베릴륨, 알루미나, 질화규소 및 질화알루미늄은 세라믹 기판에 사용되는 가장 일반적인 재료 중 일부입니다.

기판 재료로 사용할 수 있는 기존의 세라믹 재료 중에서 질화규소 세라믹은 가장 높은 굽힘 강도, 우수한 내마모성 및 세라믹 재료의 종합적인 기계적 특성이 가장 우수하고 열팽창 계수가 가장 작습니다. 질화알루미늄 세라믹은 열전도율이 높고 열충격 저항성이 우수하며 고온에서 기계적 특성이 여전히 우수합니다. 성능면에서 질화알루미늄과 질화규소가 현재 전자 패키징 기판 재료로 사용하기에 가장 적합하다고 할 수 있지만 가격이 높다는 공통적인 문제가 있습니다.

3. 발광재료에의 응용

질화알루미늄(AlN)은 광전 변환 효율 측면에서 직접 밴드갭 반도체 밴드 최대폭이 6.2eV로 간접 밴드갭 반도체보다 높다. 중요한 청색 및 자외선 발광 물질인 AlN은 자외선 및 심자외선 발광 다이오드, 자외선 레이저 다이오드, 자외선 검출기 등에 사용됩니다. AlN 및 GaN 및 InN과 같은 III족 질화물도 연속적인 고체를 형성할 수 있습니다. 3원계 또는 4원계 합금의 밴드 갭은 가시광선 대역에서 원자외선 대역까지 연속적으로 조정될 수 있어 중요한 고성능 발광 재료가 됩니다.

4. 기판 소재에의 적용

AlN 결정은 GaN, AlGaN 및 AlN 에피택셜 재료에 이상적인 기판입니다. 사파이어 또는 SiC 기판과 비교하여 AlN 및 GaN은 열 일치 및 화학적 호환성이 더 우수하고 기판과 에피택셜 레이어 사이의 응력이 더 작습니다. 따라서 GaN 에피택셜 기판으로서 AlN 결정은 장치의 결함 밀도를 크게 줄이고 성능을 향상시킬 수 있으며 이는 고온, 고주파 및 고전력 전자 장치 준비에 매우 좋은 응용 가능성을 가지고 있습니다. 또한 AlN 결정을 AlGaN 에피택셜 재료 기판으로 사용하여 알루미늄(Al) 성분이 많은 경우 질화물 에피층의 결함 밀도를 효과적으로 줄이고 질화물 반도체 소자의 성능과 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다. AlGaN 기반의 고품질 데이블라인드 디텍터가 성공적으로 적용되었습니다.

5. 세라믹 및 내화 재료에 대한 적용

알루미늄 질화물은 구조용 세라믹 소결에 사용할 수 있습니다. 준비된 질화알루미늄 세라믹은 Al2O3 및 BeO 세라믹보다 우수한 기계적 특성 및 굴곡 강도를 가질 뿐만 아니라 경도 및 내식성이 더 높습니다. AlN 세라믹의 내열성 및 내식성을 사용하여 도가니, Al 증발 접시 및 기타 고온 부식 방지 부품. 또한 광학적 특성이 우수한 무색 투명 결정체용 순수 AlN 세라믹은 고온 적외선 창 및 정류기 내열 코팅을 위한 전자 광학 장치 및 장비용 투명 세라믹으로 사용할 수 있습니다.

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