ایلومینیم نائٹرائڈ (AlN) کو پہلی بار 1877 میں ترکیب کیا گیا تھا، لیکن مائیکرو الیکٹرانکس میں اس کے ممکنہ استعمال نے 1980 کی دہائی کے وسط تک اعلیٰ معیار کے، تجارتی لحاظ سے قابل عمل مواد کی ترقی کی حوصلہ افزائی نہیں کی۔
AIN ایک ایلومینیم نائٹریٹ کی شکل ہے۔ ایلومینیم نائٹرائڈ ایلومینیم نائٹریٹ سے اس لحاظ سے مختلف ہے کہ یہ ایک نائٹروجن مرکب ہے جس کی ایک مخصوص آکسیکرن حالت -3 ہے، جبکہ نائٹریٹ سے مراد نائٹرک ایسڈ کے کسی بھی ایسٹر یا نمک سے ہے۔ اس مواد کا کرسٹل ڈھانچہ ہیکساگونل ورٹزائٹ ہے۔
AIN کی ترکیب
AlN یا تو ایلومینا کی کاربوتھرمل کمی یا ایلومینیم کی براہ راست نائٹرائڈیشن کے ذریعے پیدا ہوتا ہے۔ اس کی کثافت 3.33 g/cm3 ہے اور پگھلنے کے باوجود، 2500 °C سے زیادہ درجہ حرارت اور ماحولیاتی دباؤ پر الگ ہوجاتی ہے۔ مائع بنانے والے اضافی اشیاء کی مدد کے بغیر، مواد ہم آہنگی سے بندھا ہوا ہے اور سنٹرنگ کے خلاف مزاحم ہے۔ عام طور پر، Y2O3 یا CaO جیسے آکسائیڈ 1600 اور 1900 ڈگری سیلسیس کے درمیان درجہ حرارت پر سنٹرنگ کی اجازت دیتے ہیں۔
ایلومینیم نائٹرائڈ سے بنے پرزے مختلف طریقوں سے تیار کیے جا سکتے ہیں، بشمول کولڈ آئسوسٹیٹک پریسنگ، سیرامک انجکشن مولڈنگ، کم پریشر انجیکشن مولڈنگ، ٹیپ کاسٹنگ، درستگی مشینی، اور ڈرائی پریسنگ۔
اہم خصوصیات
AlN زیادہ تر پگھلی ہوئی دھاتوں، بشمول ایلومینیم، لتیم، اور تانبے کے لیے ناگوار ہے۔ یہ کلورائیڈ اور کرائیولائٹ سمیت پگھلے ہوئے نمکیات کی اکثریت کے لیے ناگوار ہے۔
ایلومینیم نائٹرائڈ میں اعلی تھرمل چالکتا (170 W/mk، 200 W/mk، اور 230 W/mk) کے ساتھ ساتھ اعلی حجم کی مزاحمت اور ڈائی الیکٹرک طاقت ہے۔
پانی یا نمی کے سامنے آنے پر یہ پاؤڈر کی شکل میں ہائیڈولیسس کے لیے حساس ہے۔ مزید برآں، تیزاب اور الکلیس ایلومینیم نائٹرائیڈ پر حملہ کرتے ہیں۔
یہ مواد بجلی کے لیے ایک انسولیٹر ہے۔ ڈوپنگ مواد کی برقی چالکتا کو بڑھاتی ہے۔ AIN پیزو الیکٹرک خصوصیات دکھاتا ہے۔
ایپلی کیشنز
مائیکرو الیکٹرانکس
AlN کی سب سے نمایاں خصوصیت اس کی اعلی تھرمل چالکتا ہے، جو سیرامک مواد میں بیریلیم کے بعد دوسرے نمبر پر ہے۔ 200 ڈگری سیلسیس سے کم درجہ حرارت پر، اس کی تھرمل چالکتا تانبے سے زیادہ ہو جاتی ہے۔ اعلی چالکتا، حجم کی مزاحمت، اور ڈائی الیکٹرک طاقت کا یہ امتزاج اس کے استعمال کو ہائی پاور یا ہائی ڈینسٹی مائیکرو الیکٹرانک اجزاء اسمبلیوں کے لیے سبسٹریٹس اور پیکیجنگ کے طور پر قابل بناتا ہے۔ اوہمک نقصانات سے پیدا ہونے والی حرارت کو ختم کرنے اور اجزاء کو ان کے آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد میں برقرار رکھنے کی ضرورت ان محدود عوامل میں سے ایک ہے جو الیکٹرانک اجزاء کی پیکنگ کی کثافت کا تعین کرتے ہیں۔ AlN سبسٹریٹس روایتی اور دیگر سیرامک سبسٹریٹس کے مقابلے میں زیادہ موثر کولنگ فراہم کرتے ہیں، یہی وجہ ہے کہ انہیں چپ کیریئر اور ہیٹ سنک کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
ایلومینیم نائٹرائڈ موبائل مواصلاتی آلات کے لیے RF فلٹرز میں وسیع پیمانے پر تجارتی ایپلی کیشن تلاش کرتا ہے۔ ایلومینیم نائٹرائڈ کی ایک تہہ دھات کی دو تہوں کے درمیان واقع ہے۔ کمرشل سیکٹر میں عام ایپلی کیشنز میں لیزرز، چپلیٹس، کولیٹس، الیکٹریکل انسولیٹر، سیمی کنڈکٹر پروسیسنگ آلات میں کلیمپ رِنگز، اور مائیکرو ویو ڈیوائس پیکیجنگ میں برقی موصلیت اور حرارت کے انتظام کے اجزاء شامل ہیں۔
دیگر ایپلیکیشنز
AlN کے اخراجات کی وجہ سے، اس کی درخواستیں تاریخی طور پر فوجی ایروناٹکس اور نقل و حمل کے شعبوں تک محدود رہی ہیں۔ تاہم، مواد کا وسیع پیمانے پر مطالعہ اور مختلف شعبوں میں استعمال کیا گیا ہے۔ اس کی فائدہ مند خصوصیات اسے متعدد اہم صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے موزوں بناتی ہیں۔
AlN کی صنعتی ایپلی کیشنز میں جارحانہ پگھلی ہوئی دھاتوں اور موثر ہیٹ ایکسچینج سسٹم کو سنبھالنے کے لیے ریفریکٹری کمپوزٹ شامل ہیں۔
یہ مواد گیلیم آرسنائیڈ کرسٹل کی نشوونما کے لیے کروسیبلز بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے اور اسٹیل اور سیمی کنڈکٹرز کی تیاری میں بھی استعمال ہوتا ہے۔
ایلومینیم نائٹرائیڈ کے دیگر مجوزہ استعمال میں زہریلی گیسوں کے لیے کیمیائی سینسر کے طور پر شامل ہیں۔ AIN nanotubes کا استعمال ان آلات میں استعمال کے لیے quasi-one-dimensional nanotubes بنانے کے لیے تحقیق کا موضوع رہا ہے۔ پچھلی دو دہائیوں میں، الٹرا وایلیٹ سپیکٹرم میں کام کرنے والے روشنی سے خارج ہونے والے ڈایڈس کی بھی تحقیقات کی گئی ہیں۔ سطحی صوتی لہر کے سینسر میں پتلی فلم AIN کے اطلاق کا جائزہ لیا گیا ہے۔
