Aluminiumnitrid (AlN) gouf fir d'éischt am Joer 1877 synthetiséiert, awer seng potenziell Uwendung an der Mikroelektronik huet d'Entwécklung vu qualitativ héichwäerteg, kommerziell liewensfäeg Material bis an d'Mëtt vun den 1980er Joren net gestierzt.
AIN ass eng Aluminiumnitratform. Aluminiumnitrid ënnerscheet sech vun Aluminiumnitrat an datt et eng Stickstoffverbindung mat engem spezifesche Oxidatiounszoustand vun -3 ass, während Nitrat op all Ester oder Salz vun Salpetersäure bezitt. D'Kristallstruktur vun dësem Material ass sechseckeg Wurtzit.
Synthese vun AIN
AlN gëtt produzéiert duerch entweder d'karbothermesch Reduktioun vun Aluminiumoxid oder déi direkt Nitratioun vun Aluminium. Et huet eng Dicht vun 3,33 g / cm3 an, trotz net Schmelzen, dissoziéiert bei Temperaturen iwwer 2500 °C an Atmosphärendrock. Ouni d'Hëllef vu flëssegbildende Additive ass d'Material kovalent gebonnen a resistent géint Sintering. Typesch erlaben Oxide wéi Y2O3 oder CaO Sintering bei Temperaturen tëscht 1600 an 1900 Grad Celsius.
Deeler aus Aluminiumnitrid kënnen iwwer eng Vielfalt vu Methoden hiergestallt ginn, dorënner kal isostatesch Pressen, Keramik Sprëtzformen, Low-Pressure Sprëtzformen, Bandgoss, Präzisiounsbearbeitung, an Trockenpressen.
Schlëssel Fonctiounen
AlN ass impervious fir déi meescht geschmollte Metaller, dorënner Aluminium, Lithium a Kupfer. Et ass impervious fir d'Majoritéit vu geschmollte Salze, dorënner Chloriden a Kryolit.
Aluminiumnitrid besëtzt héich thermesch Konduktivitéit (170 W/mk, 200 W/mk, an 230 W/mk) souwéi héich Volumenresistivitéit an dielektresch Kraaft.
Et ass ufälleg fir Hydrolyse a Pulverform wann se u Waasser oder Fiichtegkeet ausgesat ass. Zousätzlech attackéieren Säuren an Alkalien Aluminiumnitrid.
Dëst Material ass en Isolator fir Elektrizitéit. Doping verbessert d'elektresch Konduktivitéit vun engem Material. AIN weist piezoelektresch Eegeschaften.
Uwendungen
Mikroelektronik
Déi bemierkenswäert Charakteristik vum AlN ass seng héich thermesch Konduktivitéit, déi zweet nëmmen op Beryllium ënner Keramikmaterialien ass. Bei Temperaturen ënner 200 Grad Celsius iwwerschreift seng thermesch Konduktivitéit déi vu Kupfer. Dës Kombinatioun vun héijer Konduktivitéit, Volumenresistivitéit an dielektrescher Stäerkt erlaabt hir Benotzung als Substrate a Verpakung fir High-Power oder High-Density mikroelektronesch Komponentversammlungen. De Besoin fir Hëtzt generéiert duerch ohmesch Verloschter ze dissipéieren an d'Komponente bannent hirem Betribstemperaturbereich ze halen ass ee vun de limitéierende Faktoren déi d'Dicht vun der Verpackung vun elektronesche Komponenten bestëmmen. AlN Substrate bidden méi effektiv Ofkillung wéi konventionell an aner Keramik Substrater, dofir gi se als Chipträger a Wärmebecher benotzt.
Aluminiumnitrid fënnt verbreet kommerziell Uwendung an RF Filtere fir mobil Kommunikatiounsapparater. Eng Schicht vun Aluminiumnitrid läit tëscht zwou Schichten aus Metall. Allgemeng Uwendungen am kommerziellen Secteur enthalen elektresch Isolatioun an Wärmemanagement Komponenten a Laser, Chiplets, Collets, elektresch Isolatoren, Klemmringen an Hallefleitveraarbechtungsausrüstung, a Mikrowellengerätsverpackung.
Aner Applikatiounen
Wéinst de Käschte vum AlN sinn hir Uwendungen historesch limitéiert op d'militäresch Loftfaart an Transportfelder. Wéi och ëmmer, d'Material gouf extensiv studéiert a benotzt a ville Beräicher. Seng avantagéis Eegeschafte maachen et gëeegent fir eng Rei wichteg industriell Uwendungen.
AlN's industriell Uwendungen enthalen refractaire Komposite fir aggressiv geschmollte Metaller an effizient Wärmetaustauschsystemer ze handhaben.
Dëst Material gëtt benotzt fir Krümele fir de Wuesstum vu Galliumarsenid-Kristalle ze konstruéieren a gëtt och an der Produktioun vu Stol a Hallefleit benotzt.
Aner proposéiert Benotzunge fir Aluminiumnitrid enthalen als chemesche Sensor fir gëfteg Gase. D'Benotzung vun AIN Nanotubes fir quasi-eendimensional Nanotubes ze produzéieren fir an dësen Apparater ze benotzen ass d'Thema vun der Fuerschung. An de leschten zwee Joerzéngte sinn och liichtemittéierend Dioden, déi am ultraviolette Spektrum funktionnéieren, ënnersicht ginn. D'Applikatioun vun Dënnfilm AIN an Uewerfläch akustesch Wellensensoren gouf evaluéiert.
