Nitridi ya Aluminium (AlN) iliundwa kwa mara ya kwanza mnamo 1877, lakini matumizi yake yanayoweza kutumika katika vifaa vya kielektroniki havikuchochea ukuzaji wa nyenzo za hali ya juu na zinazoweza kuuzwa hadi katikati ya miaka ya 1980.
AIN ni aina ya nitrati ya alumini. Nitridi ya alumini hutofautiana na nitrati ya alumini kwa kuwa ni kiwanja cha nitrojeni kilicho na hali maalum ya oxidation ya -3, wakati nitrati inarejelea esta au chumvi yoyote ya asidi ya nitriki. Muundo wa kioo wa nyenzo hii ni wurtzite ya hexagonal.
Muundo wa AIN
AlN huzalishwa kupitia upunguzaji wa hewa kutoka kwa alumina au nitridation ya moja kwa moja ya alumini. Ina msongamano wa 3.33 g/cm3 na, licha ya kutoyeyuka, hutengana katika halijoto inayozidi 2500 °C na shinikizo la angahewa. Bila usaidizi wa viungio vya kutengeneza kioevu, nyenzo hiyo imeunganishwa kwa ustadi na sugu kwa sintering. Kwa kawaida, oksidi kama vile Y2O3 au CaO huruhusu kuzama kwa joto kati ya nyuzi joto 1600 na 1900.
Sehemu zilizotengenezwa kwa nitridi ya alumini zinaweza kutengenezwa kupitia mbinu mbalimbali, ikiwa ni pamoja na ukandamizaji baridi wa isostatic, ukingo wa sindano ya kauri, ukingo wa sindano yenye shinikizo la chini, urushaji tepu, uchakataji kwa usahihi, na ukandamizaji kavu.
Sifa Muhimu
AlN haiingiliki kwa metali nyingi zilizoyeyushwa, ikiwa ni pamoja na alumini, lithiamu, na shaba. Haiwezi kupenya kwa chumvi nyingi zilizoyeyuka, pamoja na kloridi na cryolite.
Nitridi ya alumini ina conductivity ya juu ya mafuta (170 W/mk, 200 W/mk, na 230 W/mk) pamoja na upinzani wa kiasi cha juu na nguvu ya dielectric.
Inaweza kuathiriwa na hidrolisisi katika fomu ya poda inapofunuliwa na maji au unyevu. Zaidi ya hayo, asidi na alkali hushambulia nitridi ya alumini.
Nyenzo hii ni insulator ya umeme. Doping huongeza conductivity ya umeme ya nyenzo. AIN inaonyesha sifa za piezoelectric.
Maombi
Microelectronics
Tabia ya ajabu zaidi ya AlN ni conductivity yake ya juu ya mafuta, ambayo ni ya pili kwa berili kati ya vifaa vya kauri. Katika halijoto iliyo chini ya nyuzi joto 200, mdundo wake wa joto hupita ule wa shaba. Mchanganyiko huu wa conductivity ya juu, upinzani wa kiasi, na nguvu ya dielectric huwezesha matumizi yake kama substrates na ufungaji kwa makusanyiko ya vipengele vya microelectronic yenye nguvu nyingi au ya juu-wiani. Uhitaji wa kuondokana na joto linalotokana na hasara za ohmic na kudumisha vipengele ndani ya kiwango cha joto cha uendeshaji wao ni mojawapo ya mambo ya kuzuia ambayo huamua wiani wa kufunga kwa vipengele vya elektroniki. Substrates za AlN hutoa upoaji bora zaidi kuliko substrates za kawaida na nyingine za kauri, ndiyo sababu hutumiwa kama vibeba chip na sinki za joto.
Alumini nitridi hupata matumizi mengi ya kibiashara katika vichungi vya RF vya vifaa vya mawasiliano vya rununu. Safu ya nitridi ya alumini iko kati ya tabaka mbili za chuma. Matumizi ya kawaida katika sekta ya kibiashara ni pamoja na insulation ya umeme na vipengele vya udhibiti wa joto katika leza, chiplets, koleti, vihami vya umeme, pete za kubana katika vifaa vya usindikaji vya semiconductor, na ufungashaji wa kifaa cha microwave.
Programu Nyingine
Kwa sababu ya gharama ya AlN, utumizi wake kihistoria umekuwa tu kwa nyanja za kijeshi za angani na usafirishaji. Walakini, nyenzo zimesomwa sana na kutumika katika nyanja mbali mbali. Mali yake ya faida hufanya iwe yanafaa kwa idadi ya maombi muhimu ya viwanda.
Programu za viwandani za AlN ni pamoja na composites za kinzani za kushughulikia metali za kuyeyushwa kwa fujo na mifumo bora ya kubadilishana joto.
Nyenzo hii hutumiwa kutengeneza crucibles kwa ukuaji wa fuwele za arsenidi ya gallium na pia hutumika katika utengenezaji wa chuma na halvledare.
Matumizi mengine yaliyopendekezwa kwa nitridi ya alumini ni pamoja na kama kihisi cha kemikali cha gesi zenye sumu. Kutumia nanotubes za AIN kutengeneza nanotube za nusu-dimensional kwa matumizi ya vifaa hivi imekuwa mada ya utafiti. Katika miongo miwili iliyopita, diodi zinazotoa mwanga zinazofanya kazi katika wigo wa ultraviolet pia zimechunguzwa. Utumiaji wa filamu nyembamba ya AIN katika vitambuzi vya mawimbi ya sauti ya usoni umetathminiwa.
