Aluminium Nitride (AlN) munggaran disintésis dina 1877, tapi aplikasi poténsial na di microelectronics teu spur ngembangkeun bahan kualitas luhur, giat komersil dugi pertengahan 1980s.
AIN mangrupa formulir aluminium nitrat. Aluminium nitride béda jeung aluminium nitrat dina éta sanyawa nitrogén jeung kaayaan oksidasi husus -3, sedengkeun nitrat nujul kana sagala éster atawa uyah asam nitrat. Struktur kristal bahan ieu mangrupa wurtzite héksagonal.
Sintésis AIN
AlN dihasilkeun ngaliwatan réduksi carbothermal alumina atawa nitridasi langsung aluminium. Kapadetanna 3,33 g/cm3 jeung, sanajan teu lebur, dissociates dina suhu luhur 2500 °C jeung tekanan atmosfir. Tanpa bantuan aditif ngabentuk cair, bahanna kabeungkeut sacara kovalén sareng tahan kana sintering. Biasana, oksida sapertos Y2O3 atanapi CaO ngamungkinkeun sintering dina suhu antara 1600 sareng 1900 derajat Celsius.
Bagian dijieunna tina aluminium nitride bisa dijieun ngaliwatan rupa-rupa métode, kaasup tiis isostatic mencét, keramik suntik molding, low-tekanan suntik molding, tape casting, precision machining, sarta mencét garing.
Fitur konci
AlN tahan ka sabagéan ageung logam lebur, kalebet aluminium, litium, sareng tambaga. Ieu kedap kana mayoritas uyah molten, kaasup klorida jeung cryolite.
Aluminium nitride mibanda konduktivitas termal tinggi (170 W/mk, 200 W/mk, jeung 230 W/mk) kitu ogé résistansi volume tinggi jeung kakuatan diéléktrik.
Éta rentan ka hidrolisis dina bentuk bubuk nalika kakeunaan cai atanapi kalembaban. Salaku tambahan, asam sareng alkali nyerang aluminium nitrida.
Bahan ieu mangrupa insulator pikeun listrik. Doping ningkatkeun konduktivitas listrik hiji bahan. AIN mintonkeun sipat piezoelektrik.
Aplikasi
Mikroéléktronik
Ciri anu paling luar biasa tina AlN nyaéta konduktivitas termalna anu luhur, anu kadua ngan ukur beryllium diantara bahan keramik. Dina suhu handap 200 darajat Celsius, konduktivitas termal na ngaleuwihan tambaga. Kombinasi konduktivitas tinggi, résistansi volume, sareng kakuatan diéléktrik ieu ngamungkinkeun dianggo salaku substrat sareng bungkusan pikeun rakitan komponén mikroéléktronik kakuatan tinggi atanapi dénsitas luhur. Kabutuhan pikeun ngaleungitkeun panas anu dibangkitkeun ku karugian ohmik sareng ngajaga komponén dina kisaran suhu operasina mangrupikeun salah sahiji faktor ngawatesan anu nangtukeun dénsitas bungkusan komponén éléktronik. substrat AlN nyadiakeun cooling leuwih éféktif batan substrat keramik konvensional sarta séjén, naha nu mangrupa aranjeunna dipaké salaku operator chip sarta heat sinks.
Aluminium nitride manggihan aplikasi komérsial nyebar dina saringan RF pikeun alat komunikasi mobile. Lapisan aluminium nitrida aya di antara dua lapisan logam. Aplikasi umum dina séktor komérsial kalebet insulasi listrik sareng komponén manajemén panas dina laser, chiplet, collet, insulator listrik, cincin clamp dina alat pangolahan semikonduktor, sareng bungkusan alat gelombang mikro.
Aplikasi Lain
Kusabab biaya AlN, aplikasina sacara historis dugi ka aeronautika militér sareng lapangan transportasi. Tapi, bahanna parantos diulik sareng dimangpaatkeun dina sagala rupa widang. Sipat anu nguntungkeun ngajantenkeun cocog pikeun sababaraha aplikasi industri anu penting.
Aplikasi industri AlN kalebet komposit refraktori pikeun nanganan logam lebur agrésif sareng sistem pertukaran panas anu efisien.
Bahan ieu dipaké pikeun ngawangun crucibles pikeun tumuwuhna kristal gallium arsenide sarta ogé dipaké dina produksi baja jeung semikonduktor.
Pamakéan séjén anu diusulkeun pikeun aluminium nitrida kalebet sénsor kimia pikeun gas beracun. Ngamangpaatkeun nanotube AIN pikeun ngahasilkeun nanotube kuasi-hiji-dimensi pikeun digunakeun dina alat-alat ieu geus jadi subyek panalungtikan. Dina dua dasawarsa katukang, dioda pemancar cahaya anu beroperasi dina spéktrum ultraviolét ogé parantos ditalungtik. Aplikasi AIN pilem ipis dina sensor gelombang akustik permukaan parantos dievaluasi.
