1.氮化鋁的性質(zhì)

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氮化鋁的功能來(lái)自其?熱、電和機(jī)械性能的組合。

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2.結(jié)構(gòu)特性

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氮化鋁的化學(xué)式為AlN。它是一種具有六方纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的共價(jià)鍵合無(wú)機(jī)化合物。它的密度為 3.3 g/cm?3，摩爾質(zhì)量為 40.99 g/mol。

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3.熱性能

·與大多數(shù)陶瓷相比，氮化鋁具有非常高的?導(dǎo)熱性。事實(shí)上，AlN 是所有陶瓷中導(dǎo)熱率最高的材料之一，僅次于氧化鈹。對(duì)于單晶AlN，這個(gè)值可以高達(dá)285 W/(m·K)。然而，對(duì)于多晶材料，70–210 W/(m·K) 范圍內(nèi)的值更常見。

·氮化鋁的高導(dǎo)熱性是由于其低摩爾質(zhì)量（40.99 g/mol，而氧化鋁 Al2O3 為 101.96 g/mol）、強(qiáng)鍵合和相對(duì)簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)。下面將氮化鋁的更多特性與其他類似的技術(shù)陶瓷進(jìn)行比較。

· ?氮化鋁?在 20 °C 時(shí)的熱膨脹系數(shù)為?4.8?10?-6 1/K。這與硅（20°C 時(shí)為 3.5?10?-6?1/K）非常相似，因此 AlN 通常用作硅加工的襯底材料。

· 與在高溫下使用相關(guān)的氮化鋁的其他特性是高耐熱沖擊性和耐高溫下熔融金屬、化學(xué)品和等離子體的腐蝕。

· 氮化鋁的熔點(diǎn)為2200℃，沸點(diǎn)為2517℃。

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4.電氣特性

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與其他陶瓷類似，AlN 具有非常高的電阻率，范圍為 10-16 Ω·m。這使其成為電絕緣體。

AlN還具有相對(duì)較高的介電常數(shù)，為8.8-8.9（純AlN），與Al?2?O?3的介電常數(shù)相近，但遠(yuǎn)低于SiC。?

AlN 的擊穿電場(chǎng)為 1.2–1.8 x 10?6??V cm?-1。?

AlN 還顯示壓電性，這在薄膜應(yīng)用中很有用。?

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5.機(jī)械性能

AlN在20℃時(shí)的抗彎強(qiáng)度為350 MPa，與Al?2?O?3相同，略低于SiC。?

與 200 GPa 范圍內(nèi)的鋼相比，它具有 343 GPa 的高楊氏模量。該值僅低于Al?2?O?3的值。?

AlN 在 20 °C 時(shí)還具有大約 1000 的高維氏硬度。?

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6.氮化鋁與其他常見陶瓷的比較

下面是一些流行的技術(shù)陶瓷的一些相關(guān)性能的比較表，包括氮化鋁。

7.氮化鋁的應(yīng)用

半導(dǎo)體制造過程中存在的高溫與制造中器件的敏感性相結(jié)合，使氮化鋁特別適合用作襯底材料。其高導(dǎo)熱性使其能夠充當(dāng)出色的散熱器，同時(shí)保持電絕緣并且在高溫下不會(huì)破裂。此外，它的熱膨脹系數(shù)與硅非常相似。?

在類似應(yīng)用中，AlN 是氧化鈹?shù)某Ｒ娞娲?，因?yàn)樗诩庸r(shí)不會(huì)危害健康。?

由于其在高溫下的高耐腐蝕性，AlN 也被用作熔融金屬的坩堝材料。?

在薄膜形式下，AlN 有許多應(yīng)用。由于其壓電特性，它被用于表面聲波 (SAW) 傳感器。它還用于薄膜條形聲波諧振器 (FBAR)，這是一種用于手機(jī)射頻濾波器的微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 器件。還在研究開發(fā)基于氮化鎵鋁的發(fā)光二極管。?

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8.AlN 的其他一些常見應(yīng)用包括：

·散熱器

·微波器件封裝

·熔融金屬夾具

·激光熱管理組件

·激光器用電絕緣元件

·電子封裝基板

·用于微電子和光電器件的基板

·微電子和光電器件的絕緣體

·傳感器和探測(cè)器的芯片載體

·小芯片

·夾頭

·硅晶片處理和加工

·電絕緣體

·半導(dǎo)體加工設(shè)備用卡盤和卡環(huán)

·鋼鐵制造設(shè)備

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