Aluminiumnitrid – Industrielle anvendelser og egenskaber af AlN af Precision Ceramics

Precision Ceramics, en afdeling af McGeoch Technology, er en virksomhed, der er dedikeret til udvikling af teknisk keramik. Fra indkøb og levering til teknisk design og specialiseret bearbejdning tilbyder vi en komplet service.

Vores ry for kvalitet og service er virkelig internationalt med specialiserede keramiske komponenter udviklet af Precision Ceramics, der finder vej til en stadig bredere vifte af verdensomspændende applikationer i så forskellige industrier som luft- og rumfart, opto-elektronik og atomkraft.

Hvad er aluminiumnitrid (AlN)

Aluminiumnitrid (AlN) er et interessant materiale og er et af de bedste materialer til brug, hvis der er behov for høj varmeledningsevne. Når det kombineres med dets fremragende elektriske isoleringsegenskaber, er aluminiumnitrid et ideelt kølehovedmateriale til mange elektriske og elektroniske anvendelser.

Egenskaber ved aluminiumnitrid

Aluminiumnitrid er et (for det meste) kovalent bundet materiale og har en hexagonal krystalstruktur, som er isomorfi med en af de polytyper af zinksulfid, der er kendt som wurtzit. Rumgruppen for denne struktur er P63mc.

Materialet er stabilt ved meget høje temperaturer i inerte atmosfærer. I luft sker overfladeoxidation over 700 °C, og selv ved stuetemperatur er der blevet påvist overfladeoxidlag på 5-10 nm. Dette oxidlag beskytter materialet op til 1370 °C. Over denne temperatur sker der bulkoxidation. Aluminiumnitrid er stabilt i hydrogen- og kuldioxidatmosfære op til 980 °C.

Materialet opløses langsomt i mineralsyrer gennem angreb på korngrænserne og i stærke alkalier gennem angreb på aluminiumnitridkornene. Materialet hydrolyseres langsomt i vand. Aluminiumnitrid er modstandsdygtigt over for angreb fra de fleste smeltede salte, herunder chlorider og kryolit.

Aluminiumnitrid syntetiseres ved carbothermisk reduktion af aluminiumoxid eller ved direkte nitridering af aluminium. Anvendelse af sintringshjælpemidler og varmpresning er nødvendig for at fremstille et tæt teknisk materiale.

Anvendelser af aluminiumnitrid

Der findes metalliseringsmetoder, der gør det muligt at anvende aluminiumnitrid i elektronikanvendelser svarende til dem, der anvendes til aluminiumoxid og berylliumoxid.

I øjeblikket forskes der meget i udvikling af lysemitterende dioder, der kan fungere i det ultraviolette område ved hjælp af galliumnitridbaserede halvledere, og ved hjælp af legeringen aluminiumgalliumnitrid er der rapporteret om bølgelængder så korte som 250 nm. I maj 2006 blev der rapporteret om en ineffektiv LED-emission ved 210 nm. Båndgabet for enkeltkrystal AlN er blevet målt (ved hjælp af UV-reflektivitet i vakuum) til 6,2 eV. Dette gør det i princippet muligt at opnå en bølgelængde på ca. 200 nm. Der er dog mange vanskeligheder, der skal overvindes, hvis sådanne emittere skal blive en kommerciel realitet.

Industriel anvendelse af aluminiumnitrid

Af anvendelsesmulighederne for aluminiumnitrid er

• opto-elektronik,
• dielektriske lag i optiske lagringsmedier,
• elektroniske substrater, chipbærere, hvor en høj termisk ledningsevne er afgørende,
• militære anvendelser.

Epitaxialt dyrket krystallinsk aluminiumnitrid anvendes også til sensorer med akustiske overfladebølger (SAW’er), der er deponeret på siliciumskiver, på grund af de piezoelektriske egenskaber ved aluminiumnitrid. Kun meget få steder kan disse tynde film fremstilles pålideligt. Agilent har efter mere end ti års forskning nu et RF-filter, der anvendes i mobiltelefoner, og som kaldes FBAR. Denne teknologi er tæt forbundet med ingeniører, der arbejder inden for MEMS-feltet.

Disse oplysninger er hentet, gennemgået og tilpasset fra materialer leveret af Precision Ceramics.

For yderligere oplysninger om denne kilde kan du besøge Precision Ceramics.

Citationer