అల్యూమినియం నైట్రైడ్ (AlN) మొట్టమొదట 1877లో సంశ్లేషణ చేయబడింది, అయితే మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్‌లో దాని సంభావ్య అనువర్తనం 1980ల మధ్యకాలం వరకు అధిక-నాణ్యత, వాణిజ్యపరంగా లాభదాయకమైన పదార్థాన్ని అభివృద్ధి చేయలేకపోయింది.

AIN ఒక అల్యూమినియం నైట్రేట్ రూపం. అల్యూమినియం నైట్రేట్ అల్యూమినియం నైట్రేట్ నుండి భిన్నంగా ఉంటుంది, ఇది ఒక నిర్దిష్ట ఆక్సీకరణ స్థితి -3తో నత్రజని సమ్మేళనం, అయితే నైట్రేట్ నైట్రిక్ యాసిడ్ యొక్క ఏదైనా ఈస్టర్ లేదా ఉప్పును సూచిస్తుంది. ఈ పదార్ధం యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణం షట్కోణ వర్ట్జైట్.

AIN యొక్క సంశ్లేషణ

AlN అల్యూమినా యొక్క కార్బోథర్మల్ తగ్గింపు లేదా అల్యూమినియం యొక్క ప్రత్యక్ష నైట్రిడేషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. ఇది 3.33 g/cm3 సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది మరియు కరగనప్పటికీ, 2500 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు మరియు వాతావరణ పీడనం వద్ద విడిపోతుంది. ద్రవ-ఏర్పడే సంకలితాల సహాయం లేకుండా, పదార్థం సమయోజనీయంగా బంధించబడి, సింటరింగ్‌కు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. సాధారణంగా, Y2O3 లేదా CaO వంటి ఆక్సైడ్‌లు 1600 మరియు 1900 డిగ్రీల సెల్సియస్ మధ్య ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సింటరింగ్‌ను అనుమతిస్తాయి.

అల్యూమినియం నైట్రైడ్‌తో తయారు చేయబడిన భాగాలను కోల్డ్ ఐసోస్టాటిక్ నొక్కడం, సిరామిక్ ఇంజెక్షన్ మోల్డింగ్, తక్కువ-పీడన ఇంజెక్షన్ మౌల్డింగ్, టేప్ కాస్టింగ్, ప్రెసిషన్ మ్యాచింగ్ మరియు డ్రై ప్రెసింగ్ వంటి వివిధ పద్ధతుల ద్వారా తయారు చేయవచ్చు.

కీ ఫీచర్లు

అల్యూమినియం, లిథియం మరియు రాగితో సహా చాలా కరిగిన లోహాలకు AlN చొరబడదు. ఇది క్లోరైడ్‌లు మరియు క్రయోలైట్‌తో సహా మెజారిటీ కరిగిన లవణాలకు చొరబడదు.

అల్యూమినియం నైట్రైడ్ అధిక ఉష్ణ వాహకత (170 W/mk, 200 W/mk, మరియు 230 W/mk) అలాగే అధిక వాల్యూమ్ రెసిస్టివిటీ మరియు విద్యుద్వాహక బలాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

ఇది నీరు లేదా తేమకు గురైనప్పుడు పొడి రూపంలో జలవిశ్లేషణకు గురవుతుంది. అదనంగా, ఆమ్లాలు మరియు క్షారాలు అల్యూమినియం నైట్రైడ్‌పై దాడి చేస్తాయి.

ఈ పదార్థం విద్యుత్ కోసం ఒక అవాహకం. డోపింగ్ పదార్థం యొక్క విద్యుత్ వాహకతను పెంచుతుంది. AIN పైజోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది.

అప్లికేషన్లు

మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్

AlN యొక్క అత్యంత విశేషమైన లక్షణం దాని అధిక ఉష్ణ వాహకత, ఇది సిరామిక్ పదార్థాలలో బెరీలియం తర్వాత రెండవది. 200 డిగ్రీల సెల్సియస్ కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, దాని ఉష్ణ వాహకత రాగిని అధిగమిస్తుంది. అధిక వాహకత, వాల్యూమ్ రెసిస్టివిటీ మరియు విద్యుద్వాహక బలం యొక్క ఈ కలయిక అధిక-శక్తి లేదా అధిక-సాంద్రత కలిగిన మైక్రోఎలక్ట్రానిక్ కాంపోనెంట్ అసెంబ్లీల కోసం సబ్‌స్ట్రేట్‌లుగా మరియు ప్యాకేజింగ్‌గా ఉపయోగించడాన్ని అనుమతిస్తుంది. ఓహ్మిక్ నష్టాల ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే వేడిని వెదజల్లడం మరియు వాటి నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో భాగాలను నిర్వహించడం అనేది ఎలక్ట్రానిక్ భాగాల ప్యాకింగ్ సాంద్రతను నిర్ణయించే పరిమితి కారకాల్లో ఒకటి. AlN సబ్‌స్ట్రేట్‌లు సాంప్రదాయ మరియు ఇతర సిరామిక్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల కంటే మరింత ప్రభావవంతమైన శీతలీకరణను అందిస్తాయి, అందుకే వాటిని చిప్ క్యారియర్లు మరియు హీట్ సింక్‌లుగా ఉపయోగిస్తారు.

అల్యూమినియం నైట్రైడ్ మొబైల్ కమ్యూనికేషన్ పరికరాల కోసం RF ఫిల్టర్‌లలో విస్తృతమైన వాణిజ్య అనువర్తనాన్ని కనుగొంటుంది. అల్యూమినియం నైట్రైడ్ పొర రెండు మెటల్ పొరల మధ్య ఉంటుంది. వాణిజ్య రంగంలో సాధారణ అనువర్తనాల్లో లేజర్‌లు, చిప్లెట్‌లు, కొల్లెట్‌లు, ఎలక్ట్రికల్ ఇన్సులేటర్‌లు, సెమీకండక్టర్ ప్రాసెసింగ్ పరికరాలలో బిగింపు రింగ్‌లు మరియు మైక్రోవేవ్ పరికర ప్యాకేజింగ్‌లలో విద్యుత్ ఇన్సులేషన్ మరియు హీట్ మేనేజ్‌మెంట్ భాగాలు ఉన్నాయి.

ఇతర అప్లికేషన్‌లు

AlN యొక్క వ్యయం కారణంగా, దాని అప్లికేషన్లు చారిత్రాత్మకంగా మిలిటరీ ఏరోనాటిక్స్ మరియు రవాణా రంగాలకు పరిమితం చేయబడ్డాయి. అయినప్పటికీ, పదార్థం విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడింది మరియు వివిధ రంగాలలో ఉపయోగించబడింది. దీని ప్రయోజనకరమైన లక్షణాలు అనేక ముఖ్యమైన పారిశ్రామిక అనువర్తనాలకు అనుకూలంగా ఉంటాయి.

AlN యొక్క పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో ఉగ్రమైన కరిగిన లోహాలు మరియు సమర్థవంతమైన ఉష్ణ మార్పిడి వ్యవస్థలను నిర్వహించడానికి వక్రీభవన మిశ్రమాలు ఉన్నాయి.

ఈ పదార్ధం గాలియం ఆర్సెనైడ్ స్ఫటికాల పెరుగుదలకు క్రూసిబుల్‌లను నిర్మించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఉక్కు మరియు సెమీకండక్టర్ల ఉత్పత్తిలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.

అల్యూమినియం నైట్రైడ్ కోసం ఇతర ప్రతిపాదిత ఉపయోగాలు విషపూరిత వాయువుల కోసం రసాయన సెన్సార్‌గా ఉన్నాయి. ఈ పరికరాలలో ఉపయోగం కోసం పాక్షిక-ఒక-డైమెన్షనల్ నానోట్యూబ్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి AIN నానోట్యూబ్‌లను ఉపయోగించడం పరిశోధన యొక్క అంశం. గత రెండు దశాబ్దాలలో, అతినీలలోహిత వర్ణపటంలో పనిచేసే కాంతి-ఉద్గార డయోడ్‌లు కూడా పరిశోధించబడ్డాయి. ఉపరితల అకౌస్టిక్ వేవ్ సెన్సార్‌లలో సన్నని-ఫిల్మ్ AIN యొక్క అప్లికేషన్ మూల్యాంకనం చేయబడింది.