氮化鋁(AlN)具有高導熱、絕緣、低膨脹、無磁等優異性能,是半導體、電真空等領域裝備的關鍵材料,特別是在航空航天、軌道交通、新能源汽車、高功率LED、5G通訊、電力傳輸、工業控制等領域功率器件中具有不可取代的作用。目前用于制備復雜形狀AlN陶瓷零部件的精密制備技術主要有模壓成型、注射成型、凝膠注模成型,它們均為有模制造技術。此外,陶瓷3D打印成型也可實現AlN陶瓷零部件的精密制造,但該方法用于氮化鋁陶瓷成型方面的研究較少,實際應用還有待于進一步的研究,故不在的討論范圍之內。粘結劑是氮化鋁陶瓷粉末的載體,決定了喂料注射成形的流變性能和注射性能。金華微米氧化鋁廠家直銷
氮化鋁陶瓷的注凝成型:該工藝的基本原理是在黏度低、固相含量高的料漿中加入有機單體,在催化劑和引發劑的作用下,使料漿中的有機單體交聯聚合形成三維網狀結構,使料漿原位固化成型,然后再進行脫模、干燥、去除有機物、燒結,即可得到所需的陶瓷零件。注凝成型的工藝特點:坯體強度高、坯體整體均勻性好、可做近凈尺寸成型、適于制備復雜形狀陶瓷部件和工業化推廣、無排膠困難、成本低等。目前流延成型和注射成型在制備氮化鋁陶瓷方面具有一定優勢,隨著科學技術的發展以及人們對環境污染的重視,凝膠流延成型和注凝成型必然會取代上述兩種方法,成為氮化鋁陶瓷的主要生產方法,從而促進氮化鋁陶瓷的推廣與應用。金華微米氧化鋁廠家直銷氧化鋁陶瓷基板的熱導率低,熱膨脹系數和硅不太匹配。
氮化鋁的應用:應用于襯底材料,AlN晶體是GaN、AlGaN以及AlN外延材料的理想襯底。與藍寶石或SiC襯底相比,AlN與GaN熱匹配和化學兼容性更高、襯底與外延層之間的應力更小。因此,AlN晶體作為GaN外延襯底時可大幅度降低器件中的缺陷密度,提高器件的性能,在制備高溫、高頻、高功率電子器件方面有很好的應用前景。另外,用AlN晶體做高鋁(Al)組份的AlGaN外延材料襯底還可以有效降低氮化物外延層中的缺陷密度,極大地提高氮化物半導體器件的性能和使用壽命。基于AlGaN的高質量日盲探測器已經獲得成功應用。
氮化鋁,共價鍵化合物,化學式為AIN,是原子晶體,屬類金剛石氮化物、六方晶系,纖鋅礦型的晶體結構,無毒,呈白色或灰白色。AlN很高可穩定到2200℃。室溫強度高,且強度隨溫度的升高下降較慢。導熱性好,熱膨脹系數小,是良好的耐熱沖擊材料。抗熔融金屬侵蝕的能力強,是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料。氮化鋁還是電絕緣體,介電性能良好,用作電器元件也很有希望。砷化鎵表面的氮化鋁涂層,能保護它在退火時免受離子的注入。氮化鋁還是由六方氮化硼轉變為立方氮化硼的催化劑。室溫下與水緩慢反應.可由鋁粉在氨或氮氣氛中800~1000℃合成,產物為白色到灰藍色粉末。或由Al2O3-C-N2體系在1600~1750℃反應合成,產物為灰白色粉末。或氯化鋁與氨經氣相反應制得.涂層可由AlCl3-NH3體系通過氣相沉積法合成。由于氮化鋁壓電效應的特性,氮化鋁晶體的外延性伸展也用於表面聲學波的探測器。
氮化鋁陶瓷基片制造并非易事:氮化鋁的很大特點是熱膨脹系數(CTE)與半導體硅(Si)相當,且熱導率高,理論上氮化鋁熱導率可達到320W/(m·K),但成本很高。由于制備氮化鋁陶瓷的重點原料氮化鋁粉體制備工藝復雜、能耗高、周期長、價格昂貴,國內的氮化鋁粉體很大程度上依賴進口。原料的批次穩定性、成本也成為國內氮化鋁陶瓷基片材料制造的瓶頸。氮化鋁基板生產呈地區集中狀態,美國、日本、德國等國家和地區是全球很主要的電子元件生產和研發中心,在氮化鋁陶瓷基片的研究已遠早于國內。日本已有較多企業研發和生產氮化鋁陶瓷基片,目前是全球很大的氮化鋁陶瓷基片生產國。氮化鋁還具有良好的耐磨損和耐腐蝕性能,可用作防護膜。金華微米氧化鋁廠家直銷
結晶氮化鋁用干羊毛的精制、染色。以及飲用水、含高氟水‘工業水的處理,含油污水凈化。金華微米氧化鋁廠家直銷
氮化鋁的熱傳導機理:熱導率,也即導熱系數,作為衡量物質導熱能力的量度,是導熱材料很重要的性質之一。AIN屬于共價化合物,其分子內部沒有可自由移動的電子,因此熱量的傳遞是以晶格振動這種形式來實現的,這種方式叫“聲子傳熱”。晶體內部溫度高的部分能量大,溫度低的部分能量小,能量通過聲子之間互相作用,從高能量向低能量發生傳遞,能量的遷移導致熱量的傳導。可以看到,把晶格內部的原子看成小球,這些小球之間彼此由彈簧(共價鍵)連接起來,從而每個原子的振動都要牽動周圍的原子,使振動以彈性波的形式在晶體中傳播。這種晶格振動產生的能量量子,即“聲子”,聲子相互作用使振動傳遞,從而使能量遷移,傳導熱量。金華微米氧化鋁廠家直銷
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