Алюминий нитриди (AlN) биринчи жолу 1877-жылы синтезделген, бирок анын микроэлектроникада потенциалдуу колдонулушу 1980-жылдардын ортосуна чейин жогорку сапаттагы, коммерциялык жактан жарамдуу материалдын өнүгүшүнө түрткү берген эмес.
AIN алюминий нитрат түрү болуп саналат. Алюминий нитриди алюминий нитратынан өзгөчө кычкылдануу даражасы -3 болгон азот кошулмасы болгондугу менен айырмаланат, ал эми нитрат азот кислотасынын кандайдыр бир эфирин же тузун билдирет. Бул материалдын кристалл түзүлүшү алты бурчтуу вуртцит.
AIN синтези
AlN алюминий оксидин карботермикалык калыбына келтирүү же алюминийди түздөн-түз нитриддөө жолу менен өндүрүлөт. Анын тыгыздыгы 3,33 г/см3 жана эрибегени менен 2500 °С жогору температурада жана атмосфералык басымда диссоциацияланат. Суюктук түзүүчү кошумчалардын жардамысыз материал коваленттүү байланышта жана агломерацияга туруктуу. Адатта, Y2O3 же CaO сыяктуу оксиддер 1600 жана 1900 градус Цельсийдин ортосундагы температурада агломерацияга мүмкүндүк берет.
Алюминий нитридинен жасалган тетиктер муздак изостатикалык пресстөө, керамикалык инжектордук калыптоо, төмөнкү басымда куюу, лента куюу, тактык менен иштетүү жана кургак басуу сыяктуу ар кандай ыкмалар менен даярдалышы мүмкүн.
Негизги өзгөчөлүктөрү
AlN көпчүлүк эриген металлдарды, анын ичинде алюминий, литий жана жезди өткөрбөйт. Ал көпчүлүк эриген туздарды, анын ичинде хлориддерди жана криолитти өткөрбөйт.
Алюминий нитриди жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүккө (170 Вт/мк, 200 Вт/мк жана 230 Вт/мк), ошондой эле жогорку көлөмдөгү каршылыкка жана диэлектрдик күчкө ээ.
Ал сууга же нымдуулукка дуушар болгондо порошок түрүндө гидролизге дуушар болот. Мындан тышкары, кислоталар жана щелочтор алюминий нитридине кол салышат.
Бул материал электр энергиясы үчүн изолятор болуп саналат. Допинг материалдын электр өткөрүмдүүлүгүн жогорулатат. AIN пьезоэлектрдик касиеттерин көрсөтөт.
Тиркемелер
Микроэлектроника
AlN эң көрүнүктүү өзгөчөлүгү анын жогорку жылуулук өткөргүчтүгү болуп саналат, ал керамикалык материалдардын арасында бериллийден кийинки экинчи орунда турат. Цельсий боюнча 200 градустан төмөн температурада анын жылуулук өткөрүмдүүлүгү жезден ашып кетет. Жогорку өткөргүчтүктүн, көлөмдүк каршылыктын жана диэлектрдик күчтүн бул айкалышы аны жогорку кубаттуулуктагы же жогорку тыгыздыктагы микроэлектрондук компоненттерди чогултуу үчүн субстрат жана таңгак катары колдонууга мүмкүндүк берет. Омдук жоготуулардын натыйжасында пайда болгон жылуулукту таркатуунун жана компоненттерди алардын иштөө температурасынын диапазонунда кармап туруу зарылдыгы электрондук компоненттердин таңгактарынын тыгыздыгын аныктоочу чектөө факторлорунун бири болуп саналат. AlN субстраттары кадимки жана башка керамикалык субстраттарга караганда эффективдүү муздатууну камсыз кылат, ошондуктан алар чип ташыгычтар жана жылуулук раковиналар катары колдонулат.
Алюминий нитриди мобилдик байланыш түзүлүштөрү үчүн RF чыпкаларында кеңири таралган коммерциялык колдонмону табат. Алюминий нитридинин катмары металлдын эки катмарынын ортосунда жайгашкан. Коммерциялык сектордогу кеңири таралган колдонмолорго лазер, чиплет, коллет, электр изоляторлору, жарым өткөргүчтөрдү иштетүүчү жабдуулардагы кысуучу шакекчелер жана микротолкундуу аппараттын таңгагындагы электр изоляциясы жана жылуулукту башкаруу компоненттери кирет.
Башка колдонмолор
AlN эсебинен, анын колдонмолору тарыхый аскердик аэронавтика жана транспорт талаалары менен гана чектелип келген. Бирок, материал көп изилденген жана ар кандай тармактарда колдонулган. Анын пайдалуу касиеттери аны бир катар маанилүү өнөр жайлык колдонмолорго ылайыктуу кылат.
AlNдин өнөр жайлык колдонмолоруна агрессивдүү эриген металлдарды жана эффективдүү жылуулук алмашуу системаларын иштетүү үчүн отко чыдамдуу композиттер кирет.
Бул материал галлий арсенидинин кристаллдарынын өсүшү үчүн тигелдерди куруу үчүн колдонулат жана ошондой эле болот жана жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдө колдонулат.
Алюминий нитриди үчүн башка сунушталган колдонуулар уулуу газдар үчүн химиялык сенсор катары кирет. Бул аппараттарда колдонуу үчүн квази-бир өлчөмдүү нанотүтүктөрдү өндүрүү үчүн AIN нанотүтүкчөлөрүн колдонуу изилдөөнүн предмети болгон. Акыркы жыйырма жылдын ичинде ультра кызгылт көк спектрде иштеген жарык берүүчү диоддор да изилденген. Беттик акустикалык толкун датчиктеринде жука пленкалуу AINдин колдонулушу бааланды.
