Nitrure d’aluminium – Applications industrielles et propriétés de l’AlN par Precision Ceramics

Precision Ceramics, une division de McGeoch Technology, est une société dédiée à l’ingénierie des céramiques techniques. Depuis l’approvisionnement et la fourniture jusqu’à la conception technique et l’usinage spécialisé, nous offrons un service complet.

Notre réputation de qualité et de service est véritablement internationale, les composants céramiques spécialisés conçus par Precision Ceramics trouvant leur place dans un éventail toujours plus large d’applications mondiales dans des industries aussi diverses que l’aérospatiale, l’optoélectronique et l’énergie nucléaire.

Qu’est-ce que le nitrure d’aluminium (AlN)

Le nitrure d’aluminium (AlN) est un matériau intéressant et l’un des meilleurs matériaux à utiliser si une conductivité thermique élevée est requise. Combiné à ses excellentes propriétés d’isolation électrique, le nitrure d’aluminium est un matériau dissipateur thermique idéal pour de nombreuses applications électriques et électroniques.

Propriétés du nitrure d’aluminium

Le nitrure d’aluminium est un matériau à liaison (principalement) covalente et possède une structure cristalline hexagonale qui est isomorphe avec l’un des polytypes de sulfure de zinc connu sous le nom de wurtzite. Le groupe spatial de cette structure est P63mc.

Le matériau est stable à très haute température dans des atmosphères inertes. Dans l’air, l’oxydation de surface se produit au-dessus de 700 °C, et même à température ambiante, des couches d’oxyde de surface de 5 à 10 nm ont été détectées. Cette couche d’oxyde protège le matériau jusqu’à 1370 °C. Au-dessus de cette température, une oxydation en profondeur se produit. Le nitrure d’aluminium est stable dans les atmosphères d’hydrogène et de dioxyde de carbone jusqu’à 980 °C.

Le matériau se dissout lentement dans les acides minéraux par attaque des joints de grains, et dans les alcalis forts par attaque des grains de nitrure d’aluminium. Le matériau s’hydrolyse lentement dans l’eau. Le nitrure d’aluminium est résistant à l’attaque de la plupart des sels fondus, y compris les chlorures et la cryolite.

Le nitrure d’aluminium est synthétisé par réduction carbothermique de l’alumine ou par nitruration directe de l’aluminium. L’utilisation d’aides au frittage et le pressage à chaud sont nécessaires pour produire un matériau dense de qualité technique.

Applications du nitrure d’aluminium

Des méthodes de métallisation sont disponibles pour permettre au nitrure d’aluminium d’être utilisé dans des applications électroniques similaires à celles de l’alumine et de l’oxyde de béryllium.

En ce moment, il y a beaucoup de recherches pour développer des diodes électroluminescentes pour fonctionner dans l’ultraviolet en utilisant les semi-conducteurs à base de nitrure de gallium et, en utilisant l’alliage nitrure d’aluminium gallium, des longueurs d’onde aussi courtes que 250 nm ont été rapportées. En mai 2006, une LED inefficace émettant à 210 nm a été signalée. La bande interdite du monocristal d’AlN a été mesurée (en utilisant la réflectivité UV sous vide) à 6,2 eV. Cela permet d’atteindre une longueur d’onde d’environ 200 nm, en principe. Cependant, de nombreuses difficultés doivent être surmontées pour que de tels émetteurs deviennent une réalité commerciale.

Utilisation industrielle du nitrure d’aluminium

Parmi les applications du nitrure d’aluminium figurent

• l’optoélectronique,
• les couches diélectriques dans les supports de stockage optique,
• les substrats électroniques, les supports de puce où une conductivité thermique élevée est essentielle,
• les applications militaires.

Le nitrure d’aluminium cristallin obtenu par croissance épitaxiale est également utilisé pour les capteurs à ondes acoustiques de surface (SAW) déposés sur des tranches de silicium en raison des propriétés piézoélectriques du nitrure d’aluminium. Très peu d’endroits peuvent fabriquer ces films minces de manière fiable. Agilent, après plus d’une décennie de recherche, dispose maintenant d’un filtre RF utilisé dans les téléphones portables, le FBAR. Cette technologie est étroitement associée aux ingénieurs travaillant dans le domaine des MEMS.

Cette information a été sourcée, revue et adaptée à partir de documents fournis par Precision Ceramics.

Pour plus d’informations sur cette source, veuillez consulter Precision Ceramics.

Citations

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