Alyuminiy nitridi (AlN) birinchi marta 1877 yilda sintez qilingan, ammo uning mikroelektronikada potentsial qo'llanilishi 1980-yillarning o'rtalariga qadar yuqori sifatli, tijorat uchun foydali materialning rivojlanishiga turtki bermadi.
AIN alyuminiy nitrat shaklidir. Alyuminiy nitridi alyuminiy nitratdan o'ziga xos oksidlanish darajasi -3 bo'lgan azotli birikma ekanligi bilan farq qiladi, nitrat esa nitrat kislotaning har qanday efiri yoki tuziga ishora qiladi. Ushbu materialning kristall tuzilishi olti burchakli vurtsitdir.
AIN sintezi
AlN alyuminiy oksidining karbotermik qaytarilishi yoki alyuminiyning bevosita nitridlanishi natijasida hosil bo'ladi. U 3,33 g/sm3 zichlikka ega va erimasligiga qaramay, 2500 °C dan yuqori haroratlarda va atmosfera bosimida ajraladi. Suyuqlik hosil qiluvchi qo'shimchalarning yordamisiz, material kovalent bog'langan va sinterlanishga chidamli. Odatda, Y2O3 yoki CaO kabi oksidlar 1600 dan 1900 darajagacha bo'lgan haroratlarda sinterlash imkonini beradi.
Alyuminiy nitrididan tayyorlangan qismlar sovuq izostatik presslash, keramik quyish, past bosimli quyish, lenta quyish, nozik ishlov berish va quruq presslash kabi turli usullar bilan ishlab chiqarilishi mumkin.
Asosiy xususiyatlar
AlN erigan metallarning ko'pchiligini, jumladan alyuminiy, litiy va misni o'tkazmaydi. Ko'pgina erigan tuzlarni, shu jumladan xloridlarni va kriolitni o'tkazmaydi.
Alyuminiy nitridi yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga (170 Vt / mk, 200 Vt / mk va 230 Vt / mk), shuningdek, yuqori hajmli qarshilik va dielektrik quvvatga ega.
Suv yoki namlik ta'sirida chang shaklida gidrolizga moyil bo'ladi. Bundan tashqari, kislotalar va ishqorlar alyuminiy nitridiga ta'sir qiladi.
Ushbu material elektr toki uchun izolyator hisoblanadi. Doping materialning elektr o'tkazuvchanligini oshiradi. AIN piezoelektrik xususiyatlarini ko'rsatadi.
Ilovalar
Mikroelektronika
AlN ning eng diqqatga sazovor xususiyati uning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lib, u keramik materiallar orasida berilliydan keyin ikkinchi o'rinda turadi. 200 darajadan past haroratlarda uning issiqlik o'tkazuvchanligi misdan oshib ketadi. Yuqori o'tkazuvchanlik, hajm qarshiligi va dielektrik kuchning bunday kombinatsiyasi uni yuqori quvvatli yoki yuqori zichlikdagi mikroelektron komponentlar yig'ishlari uchun substrat va qadoqlash sifatida ishlatishga imkon beradi. Om yo'qotishlar natijasida hosil bo'lgan issiqlikni tarqatish va komponentlarni ularning ish harorati oralig'ida ushlab turish zarurati elektron komponentlarning qadoqlash zichligini belgilaydigan cheklovchi omillardan biridir. AlN substratlari an'anaviy va boshqa keramik tagliklarga qaraganda samaraliroq sovutishni ta'minlaydi, shuning uchun ular chip tashuvchilar va issiqlik qabul qiluvchilar sifatida ishlatiladi.
Alyuminiy nitridi mobil aloqa qurilmalari uchun RF filtrlarida keng tarqalgan tijorat dasturini topadi. Alyuminiy nitridi qatlami ikki metall qatlami orasida joylashgan. Tijorat sohasida keng tarqalgan ilovalar orasida lazerlar, chipletlar, kolletlar, elektr izolyatorlari, yarimo'tkazgichlarni qayta ishlash uskunasidagi qisqich halqalari va mikroto'lqinli qurilmalarni qadoqlashda elektr izolyatsiyasi va issiqlikni boshqarish komponentlari kiradi.
Boshqa ilovalar
AlN xarajatlari tufayli uning qo'llanilishi tarixan harbiy aeronavtika va transport sohalari bilan cheklangan. Biroq, material keng qamrovli o'rganilgan va turli sohalarda qo'llanilgan. Uning foydali xususiyatlari uni bir qator muhim sanoat ilovalari uchun mos qiladi.
AlN-ning sanoat ilovalari agressiv eritilgan metallar va samarali issiqlik almashinuvi tizimlari bilan ishlash uchun o'tga chidamli kompozitsiyalarni o'z ichiga oladi.
Ushbu material galliy arsenid kristallarining o'sishi uchun tigellar qurish uchun ishlatiladi va po'lat va yarim o'tkazgichlar ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi.
Alyuminiy nitridi uchun boshqa tavsiya etilgan foydalanish zaharli gazlar uchun kimyoviy sensor sifatida o'z ichiga oladi. Ushbu qurilmalarda foydalanish uchun kvazi-bir o'lchovli nanotubalarni ishlab chiqarish uchun AIN nanotubalaridan foydalanish tadqiqot mavzusi bo'ldi. So'nggi yigirma yil ichida ultrabinafsha spektrda ishlaydigan yorug'lik chiqaradigan diodlar ham o'rganildi. Yupqa qatlamli AIN ning sirt akustik to'lqin sensorlarida qo'llanilishi baholandi.
