Nhôm Nitrua, một trong những vật liệu gốm hứa hẹn nhất

2022-10-25

Khi các mạch tích hợp đã trở thành một ngành công nghiệp chiến lược quốc gia, nhiều vật liệu bán dẫn đã được nghiên cứu và phát triển, và Aluminium Nitride chắc chắn là một trong những vật liệu bán dẫn hứa hẹn nhất.

Đặc điểm hiệu suất nhôm Nitrua

Nhôm Nitride (AlN) có các đặc tính cường độ cao, điện trở suất lớn, điện áp cách điện cao, hệ số giãn nở nhiệt, kết hợp tốt với silicon, v.v. Nó không chỉ được sử dụng làm chất trợ thiêu kết hoặc pha gia cố cho gốm kết cấu mà còn được sử dụng trong lĩnh vực chất nền điện tử gốm và vật liệu đóng gói, lĩnh vực đang bùng nổ trong những năm gần đây, và hiệu suất của nó vượt xa so với Alumina. Gốm nhôm Nitride có hiệu suất tổng thể tuyệt vời, lý tưởng cho chất nền bán dẫn và vật liệu đóng gói kết cấu, đồng thời có tiềm năng ứng dụng đáng kể trong ngành công nghiệp điện tử.

Ứng dụng của nhôm Nitrua

1. Ứng dụng thiết bị áp điện

Nhôm Nitride có điện trở suất cao, độ dẫn nhiệt cao và hệ số giãn nở thấp tương tự như silicon, là vật liệu lý tưởng cho các thiết bị điện tử công suất cao và nhiệt độ cao.

2. Vật liệu nền đóng gói điện tử

Beryllium Oxide, Alumina, Silicon Nitride và Aluminium Nitride là một số vật liệu phổ biến nhất được sử dụng cho chất nền gốm.

Trong số các vật liệu gốm hiện có có thể được sử dụng làm vật liệu nền, gốm Silicon Nitride có độ bền uốn cao nhất, khả năng chống mài mòn tốt và tính chất cơ học toàn diện tốt nhất của vật liệu gốm, trong khi hệ số giãn nở nhiệt của chúng là nhỏ nhất. Gốm nhôm Nitride có tính dẫn nhiệt cao, khả năng chống sốc nhiệt tốt và vẫn có tính chất cơ học tốt ở nhiệt độ cao. Có thể nói, xét về hiệu suất, Aluminium Nitride và Silicon Nitride hiện là phù hợp nhất để sử dụng làm vật liệu nền đóng gói điện tử, nhưng chúng cũng có một vấn đề chung: giá thành cao.

3. Ứng dụng cho vật liệu phát sáng

Xét về hiệu suất chuyển đổi quang điện, nhôm nitride (AlN) có độ rộng tối đa của dải bán dẫn khe hở trực tiếp là 6,2 eV, cao hơn so với bán dẫn khe hở gián tiếp. AlN, là một vật liệu phát sáng màu xanh lam và tia cực tím quan trọng, được sử dụng trong các điốt phát quang cực tím và cực tím sâu, điốt laze cực tím, máy dò tia cực tím, v.v. AlN và các nitrua nhóm III như GaN và InN cũng có thể tạo thành chất rắn liên tục giải pháp và độ rộng vùng cấm của hợp kim bậc ba hoặc bậc bốn của nó có thể được điều chỉnh liên tục từ dải khả kiến sang dải cực tím sâu, khiến nó trở thành vật liệu phát sáng hiệu suất cao quan trọng.

4. Ứng dụng cho vật liệu nền

Tinh thể AlN là chất nền lý tưởng cho các vật liệu epiticular GaN, AlGaN và AlN. So với chất nền sapphire hoặc SiC, AlN và GaN có khả năng tương thích nhiệt và tương thích hóa học tốt hơn, đồng thời ứng suất giữa chất nền và lớp epitaxy nhỏ hơn. Do đó, các tinh thể AlN dưới dạng chất nền epiticular GaN có thể làm giảm đáng kể mật độ khuyết tật trong thiết bị và cải thiện hiệu suất của thiết bị, điều này có triển vọng ứng dụng rất tốt trong việc chuẩn bị các thiết bị điện tử nhiệt độ cao, tần số cao và công suất cao. Ngoài ra, việc sử dụng các tinh thể AlN làm chất nền vật liệu epiticular AlGaN với các thành phần nhôm (Al) cao cũng có thể làm giảm hiệu quả mật độ khuyết tật trong lớp epiticular nitride và cải thiện đáng kể hiệu suất cũng như tuổi thọ của các thiết bị bán dẫn nitride. Dựa trên AlGaN, một máy dò mù ban ngày chất lượng cao đã được áp dụng thành công.

5. Ứng dụng cho gốm sứ và vật liệu chịu lửa

Nhôm Nitride có thể được sử dụng trong quá trình thiêu kết gốm kết cấu; Gốm nhôm Nitride đã chuẩn bị không chỉ có tính chất cơ học và độ bền uốn tốt hơn gốm Al2O3 và BeO, mà còn có độ cứng và khả năng chống ăn mòn cao hơn. Sử dụng khả năng chịu nhiệt và chống xói mòn của gốm AlN, chúng có thể được sử dụng để chế tạo nồi nấu kim loại, đĩa bay hơi Al, và các bộ phận chống ăn mòn ở nhiệt độ cao khác. Ngoài ra, gốm AlN tinh khiết cho các tinh thể trong suốt không màu, có tính chất quang học tuyệt vời, có thể được sử dụng làm gốm trong suốt cho các thiết bị quang học điện tử và thiết bị cho cửa sổ hồng ngoại nhiệt độ cao và lớp phủ chịu nhiệt của bộ chỉnh lưu.

undefined