Како су интегрисана кола постала стратешка национална индустрија, многи полупроводнички материјали су истражени и развијени, а алуминијум нитрид је несумњиво један од најперспективнијих полупроводничких материјала.

Карактеристике перформанси алуминијум нитрида

Алуминијум нитрид (АлН) има карактеристике високе чврстоће, велике запреминске отпорности, високог изолационог напона, коефицијента топлотног ширења, доброг поклапања са силицијумом, итд. Не користи се само као помоћно средство за синтеровање или ојачавајућа фаза за структурну керамику, већ се такође користи у области керамичких електронских подлога и материјала за паковање, која је у процвату последњих година, а својим перформансама далеко превазилази оне од глинице. Керамика од алуминијум нитрида има одличне укупне перформансе, идеална је за полупроводничке подлоге и структурне материјале за паковање и има значајан потенцијал примене у електронској индустрији.

Примена алуминијум нитрида

1. Пријаве за пиезоелектричне уређаје

Алуминијум нитрид има високу отпорност, високу топлотну проводљивост и низак коефицијент експанзије сличан силицијуму, што је идеалан материјал за електронске уређаје високе температуре и велике снаге.

2. Материјали подлоге за електронско паковање

Берилијум оксид, глиница, силицијум нитрид и алуминијум нитрид су неки од најчешћих материјала који се користе за керамичке подлоге.

Међу постојећим керамичким материјалима који се могу користити као материјали за подлогу, керамика од силицијум нитрида има највећу чврстоћу на савијање, добру отпорност на хабање и најбоља свеобухватна механичка својства од керамичких материјала, док је њихов коефицијент топлотног ширења најмањи. Керамика од алуминијум нитрида има високу топлотну проводљивост, добру отпорност на топлотни удар и још увек има добра механичка својства на високим температурама. Може се рећи да су, са становишта перформанси, алуминијум нитрид и силицијум нитрид тренутно најпогоднији за употребу као подлога за електронско паковање, али имају и заједнички проблем: њихова цена је висока.

3. Примена на материјале који емитују светлост

У погледу ефикасности фотоелектричне конверзије, алуминијум нитрид (АлН) има максималну ширину полупроводничког појаса са директним размаком од 6,2 еВ, што је веће од полупроводника са индиректним размаком. АлН, као важан материјал који емитује плаво и ултраљубичасто светло, користи се у ултраљубичастим и дубоким ултраљубичастим светлећим диодама, ултраљубичастим ласерским диодама, ултраљубичастим детекторима, итд. Нитриди АлН и ИИИ групе попут ГаН и ИнН такође могу да формирају континуалну чврсту супстанцу решење, а јаз у појасу његове тернарне или кватернарне легуре може се континуирано подешавати од видљивог опсега до дубоког ултраљубичастог опсега, што га чини важним материјалом који емитује светлост високих перформанси.

4. Примена на материјале подлоге

АлН кристал је идеалан супстрат за епитаксијалне материјале ГаН, АлГаН и АлН. У поређењу са сафирним или СиЦ подлогама, АлН и ГаН имају боље термичко усклађивање и хемијску компатибилност, а напон између подлоге и епитаксијалног слоја је мањи. Дакле, кристали АлН као ГаН епитаксијални супстрати могу значајно смањити густину дефекта у уређају и побољшати његове перформансе, што има веома добре изгледе за примену у припреми високотемпературних, високофреквентних и електронских уређаја велике снаге. Поред тога, коришћење АлН кристала као супстрата од АлГаН епитаксијалног материјала са високим алуминијумским (Ал) компонентама такође може ефикасно смањити густину дефекта у епитаксијалном слоју нитрида и значајно побољшати перформансе и животни век нитридних полупроводничких уређаја. Заснован на АлГаН-у, успешно је примењен висококвалитетни детектор дневних слепих.

5. Примена на керамику и ватросталне материјале

Алуминијум нитрид се може користити у структурном керамичком синтеровању; припремљена керамика од алуминијум нитрида има не само боља механичка својства и чврстоћу на савијање од Ал2О3 и БеО керамике, већ и већу тврдоћу и отпорност на корозију. Користећи отпорност на топлоту и ерозију АлН керамике, могу се користити за израду лонаца, посуда за испаравање Ал и остали делови отпорни на високе температуре. Поред тога, чиста АлН керамика за безбојне прозирне кристале, са одличним оптичким својствима, може се користити као провидна керамика за електронске оптичке уређаје и опрему за високотемпературне инфрацрвене прозоре и премаз отпоран на топлоту исправљача.

Двострано полиране алуминијумске нитридне АлН керамичке подлоге из ВИНТРУСТЕК-а