Aluminium Nitride – Industrial Applications and Properties of AlN by Precision Ceramics

Tarkkuuskeramiikka, joka on McGeoch Technologyn divisioona, on teknisen keramiikan tekniikkaan keskittynyt yritys. Tarjoamme täydellistä palvelua aina hankinnasta ja toimituksesta tekniseen suunnitteluun ja erikoiskoneistukseen.

Laatu- ja palvelumaineemme on todella kansainvälinen, sillä Precision Ceramicsin suunnittelemat keraamiset erikoiskomponentit löytävät tiensä yhä useampiin maailmanlaajuisiin sovelluksiin niinkin erilaisilla teollisuudenaloilla kuin ilmailu- ja avaruusalalla, optoelektroniikassa ja ydinvoimassa.

Mitä on alumiininitridi (AlN)

Alumiininitridi (AlN) on mielenkiintoinen materiaali, ja se on yksi parhaista materiaaleista, jos tarvitaan suurta lämmönjohtavuutta. Kun siihen yhdistetään sen erinomaiset sähköiset eristysominaisuudet, alumiininitridi on ihanteellinen lämmönsiirtomateriaali moniin sähkö- ja elektroniikkasovelluksiin.

Alumiininitridin ominaisuudet

Alumiininitridi on (enimmäkseen) kovalenttisesti sidottu materiaali, ja sillä on heksagonaalinen kiderakenne, joka on isomorfinen erään sinkin sulfidipolytyypin kanssa, jota kutsutaan nimellä wurtziitti. Tämän rakenteen avaruusryhmä on P63mc.

Materiaali on stabiili hyvin korkeissa lämpötiloissa inertissä ilmakehässä. Ilmassa pinnan hapettumista tapahtuu yli 700 °C:n lämpötilassa, ja jopa huoneenlämmössä on havaittu 5-10 nm:n pituisia pintaoksidikerroksia. Tämä oksidikerros suojaa materiaalia aina 1370 °C:een asti. Tämän lämpötilan yläpuolella tapahtuu irtohapettumista. Alumiininitridi on stabiili vety- ja hiilidioksidiatmosfäärissä aina 980 °C:een asti.

Materiaali liukenee hitaasti mineraalihapoissa raerajahyökkäyksen kautta ja vahvoissa emäksissä alumiininitridirakeisiin kohdistuvan hyökkäyksen kautta. Materiaali hydrolysoituu hitaasti vedessä. Alumiininitridi kestää useimpien sulan suolojen, myös kloridien ja kryoliitin, hyökkäyksen.

Alumiininitridiä syntetisoidaan alumiinioksidin karbotermisellä pelkistämisellä tai alumiinin suoralla nitridoinnilla. Tiiviin teknisen luokan materiaalin tuottamiseksi tarvitaan sintrauksen apuaineita ja kuumapuristusta.

Alumiininitridin sovellukset

Metallinnusmenetelmät mahdollistavat alumiininitridin käytön elektroniikkasovelluksissa, jotka ovat samankaltaisia kuin alumiinioksidin ja berylliumoksidin.

Tänään tutkitaan paljon valoa säteilevien diodien kehittämistä ultraviolettisäteilyyn galliumnitridipohjaisten puolijohteiden avulla, ja alumiinigalliumnitridiseosta käyttäen on raportoitu jopa 250 nm:n aallonpituuksista. Toukokuussa 2006 raportoitiin tehottomasta 210 nm:n LED-päästöstä. Yksikiteisen AlN:n kaistaläpimitaksi on mitattu (käyttäen tyhjiö-UV-heijastusta) 6,2 eV. Tämä mahdollistaa periaatteessa noin 200 nm:n aallonpituuden saavuttamisen. On kuitenkin monia vaikeuksia, jotka on voitettava, jos tällaisista emittereistä halutaan tehdä kaupallista todellisuutta.

Alumiininitridin teollinen käyttö

Alumiininitridin käyttökohteita ovat

• optoelektroniikka,
• dielektriset kerrokset optisissa tallennusmedioissa,
• elektroniset substraatit, sirukannattimet, joissa korkea lämmönjohtokyky on olennaista
• sotilassovellukset.

Epitaxiaalisesti kasvatettua kiteistä alumiininitridiä käytetään myös piikiekkoihin laskeutuvissa pinta-akustisissa aaltoantureissa (SAW) alumiininitridin pietsosähköisten ominaisuuksien vuoksi. Hyvin harvat paikat pystyvät valmistamaan näitä ohuita kalvoja luotettavasti. Agilentilla on nyt yli kymmenen vuoden tutkimustyön jälkeen matkapuhelimissa käytettävä RF-suodatin nimeltä FBAR. Tämä tekniikka liittyy läheisesti MEMS-alalla työskenteleviin insinööreihin.

Tämä tieto on peräisin, tarkistettu ja mukautettu Precision Ceramicsin toimittamasta materiaalista.

Lisätietoa tästä lähteestä saat osoitteesta Precision Ceramics.

Sitaatit

.