隨著集成電路成為國家戰略性產業,許多半導體材料得到研究和開發,而氮化鋁無疑是最有前途的半導體材料之一。
氮化鋁性能特點
氮化鋁(AlN)具有高強度、高體積電阻率、高絕緣電壓、熱膨脹係數、與硅的良好匹配等特點,不僅用作結構陶瓷的助燒劑或增強相,還用於在近年來蓬勃發展的陶瓷電子基板和封裝材料領域,其性能遠超氧化鋁。氮化鋁陶瓷具有優異的綜合性能,是理想的半導體基板和結構封裝材料,在電子工業中具有巨大的應用潛力。
氮化鋁的應用
1.壓電器件應用
氮化鋁具有高電阻率、高導熱性和類似矽的低膨脹係數,是高溫大功率電子器件的理想材料。
2.電子封裝基板材料
氧化鈹、氧化鋁、氮化矽和氮化鋁是陶瓷基板最常用的一些材料。
在現有的可作為基體材料的陶瓷材料中,氮化矽陶瓷的抗彎強度最高,耐磨性好,綜合機械性能是陶瓷材料中最好的,而其熱膨脹係數最小。氮化鋁陶瓷導熱係數高,抗熱震性好,在高溫下仍具有良好的機械性能。可以說,從性能上看,氮化鋁和氮化矽是目前最適合用作電子封裝基板材料,但它們也有一個共同的問題:價格偏高。
3. 在發光材料上的應用
在光電轉換效率方面,氮化鋁(AlN)的直接帶隙半導體帶最大寬度為6.2 eV,高於間接帶隙半導體。 AlN作為一種重要的藍光和紫外發光材料,應用於紫外和深紫外發光二極管、紫外激光二極管、紫外探測器等。AlN和GaN、InN等III族氮化物也可以形成連續的固體溶液,其三元或四元合金的帶隙可以從可見光波段連續調節到深紫外波段,是一種重要的高性能發光材料。
4、在基材上的應用
AlN晶體是GaN、AlGaN、AlN外延材料的理想襯底。與藍寶石或SiC襯底相比,AlN和GaN具有更好的熱匹配和化學相容性,襯底與外延層之間的應力更小。因此,AlN晶體作為GaN外延襯底,可以顯著降低器件中的缺陷密度,提高器件性能,在製備高溫、高頻、大功率電子器件方面具有很好的應用前景。此外,採用AlN晶體作為AlGaN外延材料襯底,具有較高的鋁(Al)成分,還可以有效降低氮化物外延層中的缺陷密度,大大提高氮化物半導體器件的性能和壽命。基於AlGaN的高質量日盲探測器已成功應用。
5、在陶瓷和耐火材料上的應用
氮化鋁可用於結構陶瓷燒結;製備的氮化鋁陶瓷不僅具有比Al2O3和BeO陶瓷更好的機械性能和抗彎強度,而且硬度和耐腐蝕性能更高。其他耐高溫腐蝕零件。此外,純AlN陶瓷為無色透明晶體,具有優良的光學性能,可用作電子光學器件和設備的透明陶瓷,用於高溫紅外窗口和整流器耐熱塗層。