Nitruro de aluminio – Aplicaciones industriales y propiedades del AlN por Precision Ceramics

Precision Ceramics, una división de McGeoch Technology, es una empresa dedicada a la ingeniería de cerámica técnica. Desde la adquisición y el suministro hasta el diseño técnico y el mecanizado especializado, ofrecemos un servicio completo.

Nuestra reputación de calidad y servicio es verdaderamente internacional, con componentes cerámicos especializados diseñados por Precision Ceramics que encuentran su camino en una gama cada vez más amplia de aplicaciones en todo el mundo en industrias tan diversas como la aeroespacial, la optoelectrónica y la energía nuclear.

Qué es el nitruro de aluminio (AlN)

El nitruro de aluminio (AlN) es un material interesante y es uno de los mejores materiales para utilizar si se requiere una alta conductividad térmica. Cuando se combina con sus excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, el nitruro de aluminio es un material ideal como disipador de calor para muchas aplicaciones eléctricas y electrónicas.

Propiedades del nitruro de aluminio

El nitruro de aluminio es un material con enlaces covalentes (en su mayoría), y tiene una estructura cristalina hexagonal que es isomorfa con uno de los politípos del sulfuro de zinc conocido como wurtzita. El grupo espacial de esta estructura es P63mc.

El material es estable a temperaturas muy altas en atmósferas inertes. En el aire, la oxidación de la superficie se produce por encima de los 700 °C, e incluso a temperatura ambiente se han detectado capas de óxido en la superficie de 5 a 10 nm. Esta capa de óxido protege el material hasta los 1370 °C. Por encima de esta temperatura se produce una oxidación masiva. El nitruro de aluminio es estable en atmósferas de hidrógeno y dióxido de carbono hasta los 980 °C.

El material se disuelve lentamente en ácidos minerales por ataque a los límites de grano, y en álcalis fuertes por ataque a los granos de nitruro de aluminio. El material se hidroliza lentamente en el agua. El nitruro de aluminio es resistente al ataque de la mayoría de las sales fundidas, incluidos los cloruros y la criolita.

El nitruro de aluminio se sintetiza por reducción carbotérmica de la alúmina o por nitridación directa del aluminio. Se requiere el uso de auxiliares de sinterización y el prensado en caliente para producir un material de grado técnico denso.

Aplicaciones del nitruro de aluminio

Existen métodos de metalización que permiten utilizar el nitruro de aluminio en aplicaciones electrónicas similares a las del óxido de alúmina y berilio.

Actualmente se está investigando mucho en el desarrollo de diodos emisores de luz que funcionen en el ultravioleta utilizando los semiconductores basados en el nitruro de galio y, utilizando la aleación de nitruro de aluminio y galio, se ha informado de longitudes de onda tan cortas como 250 nm. En mayo de 2006 se informó de la emisión de un LED ineficiente a 210 nm. Se ha medido el bandgap del monocristal de AlN (utilizando la reflectividad UV en el vacío) en 6,2 eV. Esto permite alcanzar, en principio, una longitud de onda de unos 200 nm. Sin embargo, hay que superar muchas dificultades para que estos emisores se conviertan en una realidad comercial.

Uso industrial del nitruro de aluminio

Entre las aplicaciones del nitruro de aluminio se encuentran

• la optoelectrónica,
• las capas dieléctricas en los medios de almacenamiento óptico,
• los sustratos electrónicos, los soportes de chips en los que es esencial una alta conductividad térmica,
• las aplicaciones militares.

El nitruro de aluminio cristalino cultivado epitaxialmente también se utiliza para sensores de ondas acústicas superficiales (SAW) depositados en obleas de silicio debido a las propiedades piezoeléctricas del nitruro de aluminio. Muy pocos lugares pueden fabricar de forma fiable estas películas finas. Agilent, tras más de una década de investigación, dispone ahora de un filtro de radiofrecuencia utilizado en la telefonía móvil llamado FBAR. Esta tecnología está estrechamente relacionada con los ingenieros que trabajan en el campo de los MEMS.

Esta información se ha obtenido, revisado y adaptado a partir de materiales proporcionados por Precision Ceramics.

Para más información sobre esta fuente, visite Precision Ceramics.

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