Хөнгөн цагааны нитрид (AlN) анх 1877 онд нийлэгжсэн боловч микроэлектроникт ашиглах боломж нь 1980-аад оны дунд үе хүртэл өндөр чанартай, арилжааны хувьд ашигтай материалыг хөгжүүлэхэд түлхэц өгөөгүй.
AIN нь хөнгөн цагаан нитратын хэлбэр юм. Хөнгөн цагааны нитрид нь хөнгөн цагааны нитратаас ялгаатай нь азотын нэгдэл бөгөөд тодорхой исэлдэлтийн түвшин -3 байдаг бол нитрат нь азотын хүчлийн аливаа эфир, давсыг хэлдэг. Энэ материалын болор бүтэц нь зургаан өнцөгт вурцит юм.
AIN-ийн синтез
AlN нь хөнгөнцагааны ислийг карботермоор ангижруулах эсвэл хөнгөн цагааныг шууд нитриджүүлэх замаар үүсдэг. Энэ нь 3.33 г/см3 нягттай бөгөөд хайлдаггүй хэдий ч 2500 ° C-аас дээш температур, атмосферийн даралтад задардаг. Шингэн үүсгэгч нэмэлтүүдийн тусламжгүйгээр материал нь ковалентаар холбогдож, шингээхэд тэсвэртэй байдаг. Ерөнхийдөө Y2O3 эсвэл CaO зэрэг исэлүүд нь 1600-аас 1900 градусын температурт синтеринг хийхийг зөвшөөрдөг.
Хөнгөн цагааны нитридээр хийсэн эд ангиудыг хүйтэн изостатик шахах, керамик шахах хэлбэр, нам даралтын шахах хэлбэр, соронзон хальсны цутгах, нарийн боловсруулалт, хуурай дарах зэрэг янз бүрийн аргаар үйлдвэрлэж болно.
Гол онцлог
AlN нь хөнгөн цагаан, лити, зэс зэрэг ихэнх хайлсан металлыг үл нэвтрүүлэх чадвартай. Энэ нь хлорид, криолит зэрэг хайлсан давсны дийлэнх хэсгийг нэвтрүүлдэггүй.
Хөнгөн цагаан нитрид нь өндөр дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (170 Вт/мк, 200 Вт/мк, 230 Вт/мк), мөн өндөр эзэлхүүний эсэргүүцэл ба диэлектрикийн бат бөх чанарыг эзэмшдэг.
Энэ нь ус эсвэл чийгшилд өртөх үед нунтаг хэлбэрээр гидролизд өртөмтгий байдаг. Нэмж дурдахад хүчил ба шүлтүүд нь хөнгөн цагаан нитрид рүү дайрдаг.
Энэ материал нь цахилгааны тусгаарлагч юм. Допинг нь материалын цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлдэг. AIN нь пьезоэлектрик шинж чанарыг харуулдаг.
Хэрэглээ
Микроэлектроник
AlN-ийн хамгийн гайхалтай шинж чанар нь түүний өндөр дулаан дамжуулалт бөгөөд керамик материалын дунд бериллийн дараа хоёрдугаарт ордог. Цельсийн 200 хэмээс доош температурт түүний дулаан дамжилтын чанар нь зэсээс давж гардаг. Өндөр цахилгаан дамжуулах чанар, эзэлхүүний эсэргүүцэл, диэлектрикийн бат бэхийн энэхүү хослол нь түүнийг өндөр хүчин чадалтай эсвэл өндөр нягтралтай микроэлектроник бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн угсралтын субстрат, сав баглаа боодол болгон ашиглах боломжийг олгодог. Ом алдагдлын улмаас үүссэн дулааныг гадагшлуулах, эд ангиудыг ажиллах температурын хүрээнд байлгах хэрэгцээ нь электрон эд ангиудын савлагааны нягтыг тодорхойлдог хязгаарлалтын хүчин зүйлүүдийн нэг юм. AlN субстрат нь ердийн болон бусад керамик субстратуудаас илүү үр дүнтэй хөргөлтийг хангадаг тул тэдгээрийг чип зөөгч, дулаан шингээгч болгон ашигладаг.
Хөнгөн цагаан нитрид нь хөдөлгөөнт холбооны төхөөрөмжүүдэд зориулсан RF шүүлтүүрт өргөн хэрэглэгддэг арилжааны хэрэглээг олдог. Хөнгөн цагаан нитридын давхарга нь металлын хоёр давхаргын хооронд байрладаг. Арилжааны салбарын нийтлэг хэрэглээнд лазер, чиплет, холбогч, цахилгаан тусгаарлагч, хагас дамжуулагч боловсруулах тоног төхөөрөмжийн хавчаарын цагираг, богино долгионы төхөөрөмжийн сав баглаа боодлын цахилгаан тусгаарлагч, дулааны удирдлагын бүрэлдэхүүн хэсгүүд орно.
Бусад аппликейшн
AlN-ийн зардлаас болж түүний хэрэглээ түүхэндээ зөвхөн цэргийн нисэх онгоц, тээврийн салбарт хязгаарлагдаж ирсэн. Гэсэн хэдий ч уг материалыг янз бүрийн салбарт өргөнөөр судалж, ашигласан. Түүний давуу тал нь түүнийг үйлдвэрлэлийн хэд хэдэн чухал хэрэглээнд тохиромжтой болгодог.
AlN-ийн үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд түрэмгий хайлсан металлтай харьцах зориулалттай галд тэсвэртэй нийлмэл материал, үр ашигтай дулаан солилцооны систем орно.
Энэ материалыг галлийн арсенидын талстыг өсгөх зориулалттай тигель барихад ашигладаг бөгөөд ган, хагас дамжуулагч үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Хөнгөн цагааны нитридын бусад санал болгож буй хэрэглээнд хорт хийг химийн мэдрэгч болгон ашигладаг. Эдгээр төхөөрөмжид ашиглахын тулд нэг хэмжээст нано хоолой үйлдвэрлэхийн тулд AIN нано гуурсыг ашиглах нь судалгааны сэдэв болсон. Сүүлийн хорин жилийн хугацаанд хэт ягаан туяаны спектрт ажилладаг гэрэл ялгаруулах диодуудыг мөн судалсан. Гадаргуугийн акустик долгионы мэдрэгч дэх нимгэн хальсан AIN-ийн хэрэглээг үнэлэв.
