അലുമിനിയം നൈട്രൈഡ് (AlN) ആദ്യമായി സമന്വയിപ്പിച്ചത് 1877-ലാണ്, എന്നാൽ മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക്‌സിൽ അതിന്റെ സാധ്യതയുള്ള പ്രയോഗം 1980-കളുടെ പകുതി വരെ ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ളതും വാണിജ്യപരമായി ലാഭകരവുമായ മെറ്റീരിയലിന്റെ വികസനത്തിന് പ്രചോദനമായില്ല.

AIN ഒരു അലുമിനിയം നൈട്രേറ്റ് രൂപമാണ്. അലൂമിനിയം നൈട്രൈഡ് അലൂമിനിയം നൈട്രേറ്റിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണ്, അത് ഒരു പ്രത്യേക ഓക്സിഡേഷൻ അവസ്ഥ -3 ഉള്ള ഒരു നൈട്രജൻ സംയുക്തമാണ്, അതേസമയം നൈട്രേറ്റ് നൈട്രിക് ആസിഡിന്റെ ഏതെങ്കിലും എസ്റ്ററിനെയോ ഉപ്പിനെയോ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഈ മെറ്റീരിയലിന്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന ഷഡ്ഭുജാകൃതിയിലുള്ള വർട്ട്സൈറ്റ് ആണ്.

AIN-ന്റെ സമന്വയം

അലുമിനയുടെ കാർബോതെർമൽ റിഡക്ഷൻ അല്ലെങ്കിൽ അലൂമിനിയത്തിന്റെ നേരിട്ടുള്ള നൈട്രിഡേഷൻ വഴിയാണ് AlN ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. ഇതിന് 3.33 g/cm3 സാന്ദ്രതയുണ്ട്, ഉരുകുന്നില്ലെങ്കിലും, 2500 °C-ന് മുകളിലുള്ള താപനിലയിലും അന്തരീക്ഷമർദ്ദത്തിലും വിഘടിക്കുന്നു. ലിക്വിഡ്-ഫോർമിംഗ് അഡിറ്റീവുകളുടെ സഹായമില്ലാതെ, മെറ്റീരിയൽ കോവാലന്റ് ആയി ബന്ധിപ്പിച്ച് സിന്ററിംഗിനെ പ്രതിരോധിക്കും. സാധാരണഗതിയിൽ, Y2O3 അല്ലെങ്കിൽ CaO പോലുള്ള ഓക്സൈഡുകൾ 1600 മുതൽ 1900 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനുമിടയിലുള്ള താപനിലയിൽ സിന്ററിംഗ് അനുവദിക്കുന്നു.

അലുമിനിയം നൈട്രൈഡ് കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഭാഗങ്ങൾ കോൾഡ് ഐസോസ്റ്റാറ്റിക് പ്രസ്സിംഗ്, സെറാമിക് ഇഞ്ചക്ഷൻ മോൾഡിംഗ്, ലോ-പ്രഷർ ഇഞ്ചക്ഷൻ മോൾഡിംഗ്, ടേപ്പ് കാസ്റ്റിംഗ്, പ്രിസിഷൻ മെഷീനിംഗ്, ഡ്രൈ പ്രെസിംഗ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ രീതികളിലൂടെ നിർമ്മിക്കാം.

പ്രധാന സവിശേഷതകൾ

അലുമിനിയം, ലിഥിയം, കോപ്പർ എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള മിക്ക ഉരുകിയ ലോഹങ്ങളിലേക്കും AlN അഭേദ്യമാണ്. ക്ലോറൈഡുകൾ, ക്രയോലൈറ്റ് എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള ഉരുകിയ ലവണങ്ങളിൽ ഭൂരിഭാഗത്തിനും ഇത് കടക്കില്ല.

അലൂമിനിയം നൈട്രൈഡിന് ഉയർന്ന താപ ചാലകത (170 W/mk, 200 W/mk, 230 W/mk) കൂടാതെ ഉയർന്ന അളവിലുള്ള പ്രതിരോധശേഷിയും വൈദ്യുത ശക്തിയും ഉണ്ട്.

വെള്ളത്തിലോ ഈർപ്പത്തിലോ സമ്പർക്കം പുലർത്തുമ്പോൾ പൊടി രൂപത്തിലുള്ള ജലവിശ്ലേഷണത്തിന് ഇത് വിധേയമാണ്. കൂടാതെ, ആസിഡുകളും ക്ഷാരങ്ങളും അലൂമിനിയം നൈട്രൈഡിനെ ആക്രമിക്കുന്നു.

ഈ മെറ്റീരിയൽ വൈദ്യുതിക്ക് ഒരു ഇൻസുലേറ്ററാണ്. ഡോപ്പിംഗ് ഒരു മെറ്റീരിയലിന്റെ വൈദ്യുതചാലകത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. AIN പീസോ ഇലക്ട്രിക് പ്രോപ്പർട്ടികൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.

അപേക്ഷകൾ

മൈക്രോ ഇലക്ട്രോണിക്സ്

AlN ന്റെ ഏറ്റവും ശ്രദ്ധേയമായ സ്വഭാവം അതിന്റെ ഉയർന്ന താപ ചാലകതയാണ്, ഇത് സെറാമിക് വസ്തുക്കളിൽ ബെറിലിയത്തിന് പിന്നിൽ രണ്ടാമതാണ്. 200 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ താഴെയുള്ള താപനിലയിൽ, അതിന്റെ താപ ചാലകത ചെമ്പിനെ മറികടക്കുന്നു. ഉയർന്ന ചാലകത, വോളിയം പ്രതിരോധം, വൈദ്യുത ശക്തി എന്നിവയുടെ ഈ സംയോജനം, ഉയർന്ന പവർ അല്ലെങ്കിൽ ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള മൈക്രോഇലക്‌ട്രോണിക് ഘടകം അസംബ്ലികൾക്കായി സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റായും പാക്കേജിംഗായും അതിന്റെ ഉപയോഗം സാധ്യമാക്കുന്നു. ഇലക്‌ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളുടെ പാക്കിംഗിന്റെ സാന്ദ്രത നിർണ്ണയിക്കുന്ന പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന ഘടകങ്ങളിലൊന്നാണ് ഓമിക് നഷ്ടങ്ങൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന താപം ഇല്ലാതാക്കുകയും അവയുടെ പ്രവർത്തന താപനില പരിധിക്കുള്ളിൽ ഘടകങ്ങൾ നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യേണ്ടത്. AlN സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ പരമ്പരാഗതവും മറ്റ് സെറാമിക് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളേക്കാളും കൂടുതൽ ഫലപ്രദമായ തണുപ്പിക്കൽ നൽകുന്നു, അതിനാലാണ് അവ ചിപ്പ് കാരിയറായും ഹീറ്റ് സിങ്കായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

മൊബൈൽ ആശയവിനിമയ ഉപകരണങ്ങൾക്കായുള്ള RF ഫിൽട്ടറുകളിൽ അലുമിനിയം നൈട്രൈഡ് വ്യാപകമായ വാണിജ്യ ആപ്ലിക്കേഷൻ കണ്ടെത്തുന്നു. ലോഹത്തിന്റെ രണ്ട് പാളികൾക്കിടയിലാണ് അലുമിനിയം നൈട്രൈഡിന്റെ ഒരു പാളി സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. ലേസർ, ചിപ്ലെറ്റുകൾ, കോളെറ്റുകൾ, ഇലക്ട്രിക്കൽ ഇൻസുലേറ്ററുകൾ, അർദ്ധചാലക പ്രോസസ്സിംഗ് ഉപകരണങ്ങളിലെ ക്ലാമ്പ് വളയങ്ങൾ, മൈക്രോവേവ് ഉപകരണ പാക്കേജിംഗ് എന്നിവയിലെ ഇലക്ട്രിക്കൽ ഇൻസുലേഷനും ഹീറ്റ് മാനേജ്‌മെന്റ് ഘടകങ്ങളും വാണിജ്യ മേഖലയിലെ സാധാരണ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.

മറ്റ് അപ്ലിക്കേഷനുകൾ

AlN-ന്റെ ചെലവ് കാരണം, അതിന്റെ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ചരിത്രപരമായി സൈനിക എയറോനോട്ടിക്‌സ്, ഗതാഗത മേഖലകളിൽ മാത്രമായി പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, മെറ്റീരിയൽ വിപുലമായി പഠിക്കുകയും വിവിധ മേഖലകളിൽ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ഇതിന്റെ ഗുണപരമായ ഗുണങ്ങൾ നിരവധി പ്രധാനപ്പെട്ട വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു.

AlN-ന്റെ വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ആക്രമണാത്മക ഉരുകിയ ലോഹങ്ങളും കാര്യക്ഷമമായ താപ വിനിമയ സംവിധാനങ്ങളും കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള റിഫ്രാക്റ്ററി കോമ്പോസിറ്റുകളും ഉൾപ്പെടുന്നു.

ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് പരലുകളുടെ വളർച്ചയ്ക്ക് ക്രൂസിബിളുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഈ മെറ്റീരിയൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ സ്റ്റീൽ, അർദ്ധചാലകങ്ങൾ എന്നിവയുടെ നിർമ്മാണത്തിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

അലൂമിനിയം നൈട്രൈഡിന്റെ മറ്റ് നിർദ്ദിഷ്ട ഉപയോഗങ്ങളിൽ വിഷവാതകങ്ങൾക്കുള്ള കെമിക്കൽ സെൻസർ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ ഉപകരണങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് അർദ്ധ-ഏകമാന നാനോട്യൂബുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ AIN നാനോട്യൂബുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഗവേഷണ വിഷയമാണ്. കഴിഞ്ഞ രണ്ട് ദശകങ്ങളിൽ, അൾട്രാവയലറ്റ് സ്പെക്ട്രത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകളും അന്വേഷിക്കപ്പെട്ടു. ഉപരിതല അക്കോസ്റ്റിക് വേവ് സെൻസറുകളിൽ നേർത്ത-ഫിലിം AIN ന്റെ പ്രയോഗം വിലയിരുത്തി.