Nitrur tal-Aluminju (AlN) ġie sintetizzat għall-ewwel darba fl-1877, iżda l-applikazzjoni potenzjali tiegħu fil-mikroelettronika ma xprunax l-iżvilupp ta 'materjal ta' kwalità għolja u kummerċjalment vijabbli sa nofs is-snin tmenin.
AIN hija forma ta 'nitrat tal-aluminju. In-nitrur tal-aluminju huwa differenti min-nitrat tal-aluminju peress li huwa kompost tan-nitroġenu bi stat speċifiku ta 'ossidazzjoni ta' -3, filwaqt li n-nitrat jirreferi għal kwalunkwe ester jew melħ tal-aċidu nitriku. L-istruttura tal-kristall ta 'dan il-materjal hija wurtzite eżagonali.
Sinteżi ta' AIN
AlN huwa prodott jew permezz tat-tnaqqis karbotermali ta 'l-alumina jew in-nitridazzjoni diretta ta' l-aluminju. Għandu densità ta' 3.33 g/cm3 u, minkejja li ma jdubx, jiddissoċja f'temperaturi 'l fuq minn 2500 °C u pressjoni atmosferika. Mingħajr l-għajnuna ta 'addittivi li jiffurmaw likwidu, il-materjal huwa magħqud b'mod kovalenti u reżistenti għas-sinterizzazzjoni. Tipikament, ossidi bħal Y2O3 jew CaO jippermettu s-sinterizzazzjoni f'temperaturi bejn 1600 u 1900 grad Celsius.
Partijiet magħmula minn nitrur tal-aluminju jistgħu jiġu manifatturati permezz ta 'varjetà ta' metodi, inkluż ippressar isostatiku kiesaħ, iffurmar ta 'injezzjoni taċ-ċeramika, iffurmar ta' injezzjoni bi pressjoni baxxa, ikkastjar ta 'tejp, magni ta' preċiżjoni u ippressar niexef.
Karatteristiċi Ewlenin
AlN huwa impermeabbli għall-biċċa l-kbira tal-metalli mdewba, inklużi l-aluminju, il-litju u r-ram. Huwa impermeabbli għall-maġġoranza tal-melħ imdewweb, inklużi l-kloruri u l-krijolit.
Nitrur tal-aluminju jippossjedi konduttività termali għolja (170 W/mk, 200 W/mk, u 230 W/mk) kif ukoll reżistenza ta 'volum għoli u saħħa dielettrika.
Huwa suxxettibbli għall-idroliżi f'forma ta 'trab meta espost għall-ilma jew l-umdità. Barra minn hekk, l-aċidi u l-alkali jattakkaw in-nitrur tal-aluminju.
Dan il-materjal huwa iżolatur għall-elettriku. Doping itejjeb il-konduttività elettrika ta 'materjal. AIN juri proprjetajiet pjeżoelettriċi.
Applikazzjonijiet
Mikroelettronika
L-aktar karatteristika notevoli ta 'AlN hija l-konduttività termali għolja tagħha, li hija t-tieni biss wara l-berillju fost il-materjali taċ-ċeramika. F'temperaturi taħt il-200 grad Celsius, il-konduttività termali tagħha tisboq dik tar-ram. Din il-kombinazzjoni ta 'konduttività għolja, reżistenza tal-volum u saħħa dielettrika tippermetti l-użu tagħha bħala sottostrati u ippakkjar għal assemblaġġi ta' komponenti mikroelettroniċi ta 'qawwa għolja jew ta' densità għolja. Il-ħtieġa li tinħela s-sħana ġġenerata minn telf ohmiku u li jinżammu l-komponenti fil-firxa tat-temperatura operattiva tagħhom hija waħda mill-fatturi li jillimitaw li jiddeterminaw id-densità tal-ippakkjar tal-komponenti elettroniċi. Substrati AlN jipprovdu tkessiħ aktar effettiv minn sottostrati taċ-ċeramika konvenzjonali u oħrajn, u huwa għalhekk li jintużaw bħala trasportaturi taċ-ċippa u sinkijiet tas-sħana.
In-nitrur tal-aluminju jsib applikazzjoni kummerċjali mifruxa fil-filtri RF għal apparati ta 'komunikazzjoni mobbli. Saff ta 'nitrur ta' l-aluminju jinsab bejn żewġ saffi ta 'metall. Applikazzjonijiet komuni fis-settur kummerċjali jinkludu insulazzjoni elettrika u komponenti ta 'ġestjoni tas-sħana f'lejżers, chiplets, kollets, iżolaturi elettriċi, ċrieki tal-morsa f'tagħmir għall-ipproċessar tas-semikondutturi, u ippakkjar ta' apparat microwave.
Applikazzjonijiet oħra
Minħabba l-ispiża tal-AlN, l-applikazzjonijiet tiegħu storikament kienu limitati għall-oqsma tal-ajrunawtika militari u tat-trasport. Madankollu, il-materjal ġie studjat b'mod estensiv u utilizzat f'varjetà ta 'oqsma. Il-proprjetajiet vantaġġużi tiegħu jagħmluha adattata għal numru ta 'applikazzjonijiet industrijali importanti.
L-applikazzjonijiet industrijali ta 'AlN jinkludu komposti refrattorji għall-immaniġġjar ta' metalli mdewba aggressivi u sistemi effiċjenti ta 'skambju tas-sħana.
Dan il-materjal jintuża biex jinbena griġjoli għat-tkabbir ta 'kristalli tal-gallju arsenide u huwa wkoll utilizzat fil-produzzjoni ta' azzar u semikondutturi.
Użi oħra proposti għan-nitrur tal-aluminju jinkludu bħala sensor kimiku għal gassijiet tossiċi. L-użu ta 'nanotubi AIN biex jipproduċi nanotubi kważi-dimensjonali għall-użu f'dawn l-apparati kien is-suġġett ta' riċerka. Fl-aħħar għoxrin sena, dajowds li jarmu d-dawl li joperaw fl-ispettru ultravjola ġew investigati wkoll. L-applikazzjoni ta 'film irqiq AIN f'sensors tal-mewġ akustiku tal-wiċċ ġiet evalwata.
