एल्युमिनियम नाइट्राइड (AlN) पहिलो पटक 1877 मा संश्लेषित गरिएको थियो, तर माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्समा यसको सम्भावित प्रयोगले 1980 को मध्य सम्म उच्च-गुणस्तरको, व्यावसायिक रूपमा व्यवहार्य सामग्रीको विकासलाई प्रोत्साहित गर्न सकेन।

AIN एक एल्युमिनियम नाइट्रेट फारम हो। एल्युमिनियम नाइट्राइड एल्युमिनियम नाइट्रेटबाट फरक छ कि यो -3 को एक विशिष्ट अक्सीकरण अवस्थाको साथ नाइट्रोजन यौगिक हो, जबकि नाइट्रेटले नाइट्रिक एसिडको कुनै पनि एस्टर वा नुनलाई बुझाउँछ। यो सामग्रीको क्रिस्टल संरचना हेक्सागोनल वर्टजाइट हो।

AIN को संश्लेषण

AlN या त एल्युमिनाको कार्बोथर्मल कमी वा एल्युमिनियमको प्रत्यक्ष नाइट्रेडेशन मार्फत उत्पादन गरिन्छ। यो 3.33 g/cm3 को घनत्व छ र, पग्लिएको छैन तापनि, 2500 डिग्री सेल्सियस भन्दा माथिको तापक्रम र वायुमण्डलीय दबावमा अलग हुन्छ। तरल बनाउने additives को सहायता बिना, सामग्री सहसंयोजक बन्धन र sintering को लागी प्रतिरोधी छ। सामान्यतया, Y2O3 वा CaO जस्ता अक्साइडहरूले 1600 र 1900 डिग्री सेल्सियसको बीचको तापक्रममा सिन्टरिङ गर्न अनुमति दिन्छ।

एल्युमिनियम नाइट्राइडबाट बनेका पार्ट्सहरू कोल्ड आइसोस्टेटिक प्रेसिङ, सिरेमिक इन्जेक्शन मोल्डिङ, कम-प्रेशर इन्जेक्शन मोल्डिङ, टेप कास्टिङ, प्रेसिजन मेसिनिङ, र ड्राई प्रेसिङलगायत विभिन्न विधिहरू मार्फत उत्पादन गर्न सकिन्छ।

मुख्य विशेषताहरु

AlN एल्युमिनियम, लिथियम, र तामा सहित धेरै पिघले धातुहरु को लागी अभेद्य छ। यो क्लोराइड र क्रायोलाइट सहित पिघले लवण को बहुमत को लागी अभेद्य छ।

एल्युमिनियम नाइट्राइडमा उच्च थर्मल चालकता (170 W/mk, 200 W/mk, र 230 W/mk) साथै उच्च मात्रा प्रतिरोधात्मकता र डाइलेक्ट्रिक शक्ति हुन्छ।

पानी वा आर्द्रतामा पर्दा पाउडरको रूपमा यो हाइड्रोलाइसिसको लागि संवेदनशील हुन्छ। थप रूपमा, एसिड र क्षारहरूले एल्युमिनियम नाइट्राइडलाई आक्रमण गर्छन्।

यो सामाग्री बिजुली को लागि एक इन्सुलेटर छ। डोपिङले सामग्रीको विद्युतीय चालकता बढाउँछ। AIN ले piezoelectric गुणहरू देखाउँछ।

अनुप्रयोगहरू

माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्स

AlN को सबैभन्दा उल्लेखनीय विशेषता यसको उच्च थर्मल चालकता हो, जुन सिरेमिक सामग्रीहरू बीच बेरिलियम पछि दोस्रो हो। 200 डिग्री सेल्सियस भन्दा कम तापक्रममा, यसको थर्मल चालकता तामाको भन्दा बढी हुन्छ। उच्च चालकता, भोल्युम प्रतिरोधात्मकता, र डाइलेक्ट्रिक शक्तिको यो संयोजनले यसको प्रयोगलाई उच्च-शक्ति वा उच्च-घनत्व माइक्रोइलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्ट एसेम्बलीहरूको लागि सब्सट्रेट र प्याकेजिङ्गको रूपमा सक्षम बनाउँछ। ओमिक हानिहरू द्वारा उत्पन्न तापलाई नष्ट गर्न र तिनीहरूको अपरेटिङ तापमान दायरा भित्र कम्पोनेन्टहरू कायम राख्ने आवश्यकता इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरूको प्याकिङको घनत्व निर्धारण गर्ने सीमित कारकहरू मध्ये एक हो। AlN सब्सट्रेटहरूले परम्परागत र अन्य सिरेमिक सब्सट्रेटहरू भन्दा बढी प्रभावकारी शीतलन प्रदान गर्दछ, त्यसैले तिनीहरू चिप वाहक र तातो सिंकको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

एल्युमिनियम नाइट्राइडले मोबाइल सञ्चार उपकरणहरूको लागि आरएफ फिल्टरहरूमा व्यापक व्यावसायिक अनुप्रयोग फेला पार्छ। एल्युमिनियम नाइट्राइड को एक तह धातु को दुई तह बीच स्थित छ। वाणिज्य क्षेत्रमा सामान्य अनुप्रयोगहरूले लेजरहरू, चिपलेटहरू, कोलेटहरू, विद्युतीय इन्सुलेटरहरू, अर्धचालक प्रशोधन उपकरणहरूमा क्ल्याम्प रिंगहरू, र माइक्रोवेभ उपकरण प्याकेजिङ्गहरूमा विद्युतीय इन्सुलेशन र ताप व्यवस्थापन कम्पोनेन्टहरू समावेश गर्दछ।

अन्य अनुप्रयोगहरू

AlN को खर्चको कारण, यसको अनुप्रयोगहरू ऐतिहासिक रूपमा सैन्य एयरोनटिक्स र यातायात क्षेत्रहरूमा सीमित छन्। यद्यपि, सामग्री व्यापक रूपमा अध्ययन गरिएको छ र विभिन्न क्षेत्रहरूमा प्रयोग गरिएको छ। यसको फाइदाजनक गुणहरूले यसलाई धेरै महत्त्वपूर्ण औद्योगिक अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त बनाउँदछ।

AlN को औद्योगिक अनुप्रयोगहरूले आक्रामक पिघलाएका धातुहरू र कुशल ताप विनिमय प्रणालीहरू ह्यान्डल गर्नका लागि अपवर्तक कम्पोजिटहरू समावेश गर्दछ।

यो सामाग्री ग्यालियम आर्सेनाइड क्रिस्टल को वृद्धि को लागि crucibles निर्माण गर्न को लागी प्रयोग गरीन्छ र इस्पात र अर्धचालकहरु को उत्पादन मा पनि प्रयोग गरिन्छ।

एल्युमिनियम नाइट्राइडका लागि अन्य प्रस्तावित प्रयोगहरू विषाक्त ग्यासहरूको लागि रासायनिक सेन्सरको रूपमा समावेश छन्। यी उपकरणहरूमा प्रयोगको लागि अर्ध-एक-आयामी नानोट्यूबहरू उत्पादन गर्न एआईएन नानोट्यूबहरूको प्रयोग अनुसन्धानको विषय भएको छ। विगत दुई दशकहरूमा, पराबैंगनी स्पेक्ट्रममा काम गर्ने प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरू पनि अनुसन्धान गरिएको छ। सतह ध्वनिक तरंग सेन्सरहरूमा पातलो-फिल्म AIN को आवेदन मूल्याङ्कन गरिएको छ।