Aluminiumnitrid – Industrielle Anwendungen und Eigenschaften von AlN durch Precision Ceramics

Precision Ceramics, eine Abteilung von McGeoch Technology, ist ein Unternehmen, das sich der Entwicklung von technischer Keramik widmet. Von der Beschaffung und Lieferung bis hin zu technischem Design und spezialisierter Bearbeitung bieten wir einen kompletten Service an.

Unser Ruf für Qualität und Service ist wahrhaft international. Die von Precision Ceramics entwickelten keramischen Spezialkomponenten finden ihren Weg in eine immer breitere Palette von weltweiten Anwendungen in so unterschiedlichen Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Optoelektronik und Kernkraft.

Was ist Aluminiumnitrid (AlN)

Aluminiumnitrid (AlN) ist ein interessantes Material und eines der besten Materialien, wenn eine hohe Wärmeleitfähigkeit erforderlich ist. In Verbindung mit seinen hervorragenden elektrischen Isolationseigenschaften ist Aluminiumnitrid ein idealer Kühlkörper für viele elektrische und elektronische Anwendungen.

Eigenschaften von Aluminiumnitrid

Aluminiumnitrid ist ein (größtenteils) kovalent gebundenes Material und hat eine hexagonale Kristallstruktur, die isomorph mit einem der Polytypen von Zinksulfid ist, der als Wurtzit bekannt ist. Die Raumgruppe für diese Struktur ist P63mc.

Das Material ist bei sehr hohen Temperaturen in inerten Atmosphären stabil. An der Luft kommt es oberhalb von 700 °C zur Oberflächenoxidation, und selbst bei Raumtemperatur wurden Oberflächenoxidschichten von 5-10 nm nachgewiesen. Diese Oxidschicht schützt das Material bis zu 1370 °C. Oberhalb dieser Temperatur findet eine Massenoxidation statt. Aluminiumnitrid ist in Wasserstoff- und Kohlendioxidatmosphären bis zu 980 °C stabil.

Das Material löst sich langsam in Mineralsäuren durch Korngrenzenangriff und in starken Laugen durch Angriff auf die Aluminiumnitridkörner. Der Werkstoff hydrolysiert langsam in Wasser. Aluminiumnitrid ist beständig gegen den Angriff der meisten geschmolzenen Salze, einschließlich Chloride und Kryolith.

Aluminiumnitrid wird durch carbothermische Reduktion von Aluminiumoxid oder durch direkte Nitrierung von Aluminium synthetisiert. Die Verwendung von Sinterhilfsmitteln und Heißpressen ist erforderlich, um ein dichtes technisches Material herzustellen.

Anwendungen von Aluminiumnitrid

Es gibt Metallisierungsverfahren, die es ermöglichen, Aluminiumnitrid in der Elektronik ähnlich wie Aluminiumoxid und Berylliumoxid zu verwenden.

Zurzeit wird intensiv an der Entwicklung von Leuchtdioden geforscht, die im ultravioletten Bereich unter Verwendung von Halbleitern auf der Basis von Galliumnitrid arbeiten, und unter Verwendung der Legierung Aluminiumgalliumnitrid wurde über Wellenlängen von bis zu 250 nm berichtet. Im Mai 2006 wurde über eine ineffiziente LED-Emission bei 210 nm berichtet. Die Bandlücke von einkristallinem AlN wurde (unter Verwendung von Vakuum-UV-Reflexion) mit 6,2 eV gemessen. Damit kann im Prinzip eine Wellenlänge von etwa 200 nm erreicht werden. Es sind jedoch noch viele Schwierigkeiten zu überwinden, wenn solche Emitter kommerziell genutzt werden sollen.

Industrielle Nutzung von Aluminiumnitrid

Zu den Anwendungen von Aluminiumnitrid gehören

• Optoelektronik,
• dielektrische Schichten in optischen Speichermedien,
• elektronische Substrate, Chipträger, bei denen eine hohe Wärmeleitfähigkeit erforderlich ist,
• militärische Anwendungen.

Epitaktisch gewachsenes kristallines Aluminiumnitrid wird aufgrund der piezoelektrischen Eigenschaften von Aluminiumnitrid auch für akustische Oberflächenwellensensoren (SAW) verwendet, die auf Siliziumwafern abgeschieden werden. Nur wenige Unternehmen können diese dünnen Schichten zuverlässig herstellen. Agilent hat nach mehr als einem Jahrzehnt der Forschung nun einen HF-Filter entwickelt, der in Mobiltelefonen verwendet wird und FBAR genannt wird. Diese Technologie ist eng mit Ingenieuren verbunden, die im MEMS-Bereich arbeiten.

Diese Informationen wurden aus Materialien von Precision Ceramics entnommen, überprüft und angepasst.

Für weitere Informationen zu dieser Quelle besuchen Sie bitte Precision Ceramics.

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