随着集成电路成为国家战略性产业,许多半导体材料得到研究和开发,而氮化铝无疑是最有前途的半导体材料之一。
氮化铝性能特点
氮化铝(AlN)具有高强度、高体积电阻率、高绝缘电压、热膨胀系数、与硅的良好匹配等特点,不仅用作结构陶瓷的助烧剂或增强相,还用于在近年来蓬勃发展的陶瓷电子基板和封装材料领域,其性能远超氧化铝。氮化铝陶瓷具有优异的综合性能,是理想的半导体基板和结构封装材料,在电子工业中具有巨大的应用潜力。
氮化铝的应用
1.压电器件应用
氮化铝具有高电阻率、高导热性和类似硅的低膨胀系数,是高温大功率电子器件的理想材料。
2.电子封装基板材料
氧化铍、氧化铝、氮化硅和氮化铝是陶瓷基板最常用的一些材料。
在现有的可作为基体材料的陶瓷材料中,氮化硅陶瓷的抗弯强度最高,耐磨性好,综合机械性能是陶瓷材料中最好的,而其热膨胀系数最小。氮化铝陶瓷导热系数高,抗热震性好,在高温下仍具有良好的机械性能。可以说,从性能上看,氮化铝和氮化硅是目前最适合用作电子封装基板材料,但它们也有一个共同的问题:价格偏高。
3. 在发光材料上的应用
在光电转换效率方面,氮化铝(AlN)的直接带隙半导体带最大宽度为6.2 eV,高于间接带隙半导体。 AlN作为一种重要的蓝光和紫外发光材料,应用于紫外和深紫外发光二极管、紫外激光二极管、紫外探测器等。AlN和GaN、InN等III族氮化物也可以形成连续的固体溶液,其三元或四元合金的带隙可以从可见光波段连续调节到深紫外波段,是一种重要的高性能发光材料。
4、在基材上的应用
AlN晶体是GaN、AlGaN、AlN外延材料的理想衬底。与蓝宝石或SiC衬底相比,AlN和GaN具有更好的热匹配和化学相容性,衬底与外延层之间的应力更小。因此,AlN晶体作为GaN外延衬底,可以显着降低器件中的缺陷密度,提高器件性能,在制备高温、高频、大功率电子器件方面具有很好的应用前景。此外,采用AlN晶体作为AlGaN外延材料衬底,具有较高的铝(Al)成分,还可以有效降低氮化物外延层中的缺陷密度,大大提高氮化物半导体器件的性能和寿命。基于AlGaN的高质量日盲探测器已成功应用。
5、在陶瓷和耐火材料上的应用
氮化铝可用于结构陶瓷烧结;制备的氮化铝陶瓷不仅具有比Al2O3和BeO陶瓷更好的机械性能和抗弯强度,而且硬度和耐腐蚀性能更高。其他耐高温腐蚀零件。此外,纯AlN陶瓷为无色透明晶体,具有优良的光学性能,可用作电子光学器件和设备的透明陶瓷,用于高温红外窗口和整流器耐热涂层。