Nitrid hliníku – průmyslové aplikace a vlastnosti AlN od Precision Ceramics

Precision Ceramics, divize společnosti McGeoch Technology, je společnost zabývající se technickou keramikou. Nabízíme kompletní služby od nákupu a dodávek přes technický návrh až po specializované obrábění.

Naše pověst díky kvalitě a službám je skutečně mezinárodní a specializované keramické komponenty zkonstruované společností Precision Ceramics nacházejí uplatnění ve stále širší škále světových aplikací v nejrůznějších odvětvích, jako je letectví, optoelektronika a jaderná energetika.

Co je nitrid hliníku (AlN)

Nitrid hliníku (AlN) je zajímavý materiál a je jedním z nejlepších materiálů, které lze použít, pokud je požadována vysoká tepelná vodivost. V kombinaci s vynikajícími elektroizolačními vlastnostmi je nitrid hliníku ideálním materiálem pro odvod tepla v mnoha elektrických a elektronických aplikacích.

Vlastnosti nitridu hliníku

Nitrid hliníku je (většinou) kovalentně vázaný materiál a má hexagonální krystalovou strukturu, která je izomorfní s jedním z polytypů sulfidu zinečnatého známého jako wurtzit. Prostorová skupina pro tuto strukturu je P63mc.

Materiál je stabilní při velmi vysokých teplotách v inertní atmosféře. Na vzduchu dochází k povrchové oxidaci při teplotách nad 700 °C a i při pokojové teplotě byly zjištěny povrchové vrstvy oxidů o velikosti 5-10 nm. Tato vrstva oxidu chrání materiál až do teploty 1370 °C. Nad touto teplotou dochází k objemové oxidaci. Nitrid hlinitý je stabilní v atmosféře vodíku a oxidu uhličitého až do teploty 980 °C.

Materiál se pomalu rozpouští v minerálních kyselinách působením na hranice zrn a v silných alkáliích působením na zrna nitridu hlinitého. Materiál pomalu hydrolyzuje ve vodě. Nitrid hlinitý je odolný vůči působení většiny roztavených solí včetně chloridů a kryolitu.

Ditrid hlinitý se syntetizuje karbotermickou redukcí oxidu hlinitého nebo přímou nitridací hliníku. K výrobě hustého technického materiálu je nutné použití spékacích přísad a lisování za tepla.

Použití nitridu hlinitého

K dispozici jsou metody metalizace, které umožňují použití nitridu hlinitého v elektronice podobně jako u oxidu hlinitého a oxidu berylnatého.

V současné době probíhá rozsáhlý výzkum zaměřený na vývoj světelných diod, které by pracovaly v ultrafialové oblasti s využitím polovodičů na bázi nitridu galia, a při použití slitiny nitridu hliníku a galia byly zaznamenány vlnové délky až 250 nm. V květnu 2006 bylo oznámeno neúčinné vyzařování LED při vlnové délce 210 nm. Pásová mezera monokrystalu AlN byla změřena (pomocí vakuové UV reflexe) na 6,2 eV. To v zásadě umožňuje dosáhnout vlnové délky přibližně 200 nm. Pokud se však mají takové zářiče stát komerční realitou, je třeba překonat mnoho obtíží.

Průmyslové využití nitridu hliníku

Mezi aplikace nitridu hliníku patří

• optoelektronika,
• dielektrické vrstvy v optických paměťových médiích,
• elektronické substráty, nosiče čipů, kde je nezbytná vysoká tepelná vodivost,
• vojenské aplikace.

Epitaxiálně vypěstovaný krystalický nitrid hliníku se díky piezoelektrickým vlastnostem nitridu hliníku používá také pro senzory povrchových akustických vln (SAW) nanesené na křemíkové destičky. Jen na několika málo místech lze tyto tenké vrstvy spolehlivě vyrobit. Společnost Agilent po více než deseti letech výzkumu nyní nabízí VF filtr používaný v mobilních telefonech s názvem FBAR. Tato technologie je úzce spojena s inženýry pracujícími v oblasti MEMS.

Tyto informace byly získány, přezkoumány a upraveny z materiálů poskytnutých společností Precision Ceramics.

Další informace o tomto zdroji naleznete na stránkách Precision Ceramics.

Citace

.