Почему так важен высокочистый нитрид алюминия (AlN)?

Нитрид алюминия (AlN) производительность критически зависит от чистоты, особенно от содержания кислорода (O), углерода (C) и металлических примесей (Fe, Na и т. д.).

Примеси кислорода → Образуют фазы Al₂O₃ или AlON, значительно снижая теплопроводность (каждый 1% увеличения содержания кислорода снижает теплопроводность на 10-20 Вт/(м·К)).

Металлические примеси → ухудшают подвижность носителей заряда в полупроводниковых приборах, снижая производительность.

Углеродные примеси → При высоких температурах образуют Al₄C₃, вызывая охрупчивание материала.

В настоящее время коммерческий порошок AlN обычно имеет чистоту 99,5–99,9 % (содержание кислорода > 0,5 %), в то время как для высокотехнологичных применений (например, для подложек полупроводников) требуется содержание кислорода <0,1%, даже <100 частей на миллион.

Как получить высокочистый нитрид алюминия?

1. Методы очистки порошка AlN

①Модификация поверхности (обработка H₃PO₄)

Фосфорная кислота (H₃PO₄) образует защитный слой на AlN, препятствуя гидролизу (уменьшая образование Al₂O₃).

Преимущество: Простота эксплуатации, подходит для промышленного производства.

Ограничение: невозможно удалить примеси кислорода внутри кристаллической решетки.

②Высокотемпературная термообработка (2000-2200°С)

Термическая обработка в восстановительной атмосфере (H₂/N₂) для улетучивания примесей.

Результат: содержание кислорода может быть снижено до 220 ppm, примеси металлов <1ppm.

Задача: Требуется современное оборудование (вольфрамовый тигель), потери при сублимации AlN (~0,5-1%/ч при 2200°C).

2. Методы очистки керамики AlN

①NH₄F Спекающая добавка

NH₄F разлагается на NH₃ и HF, реагируя с Al₂O₃ с образованием летучих побочных продуктов (например, AlF₃), снижая содержание кислорода.

Преимущество: не вносятся новые примеси, повышается чистота керамики.

②Высокотемпературный отжиг

Термическая обработка при температуре 1800–1900 °C для улетучивания зернограничных фаз, оптимизации микроструктуры и улучшения теплопроводности.

Будущие тенденции: более высокая чистота, более низкая стоимость

Усовершенствованные методы очистки: плазменная очистка, экстракция растворителем, химическое осаждение из газовой фазы (CVD) для сверхчистых пленок AlN.

Масштабируемое производство: оптимизированные высокотемпературные процессы для снижения потерь и затрат AlN.

Композитные материалы: AlN-графен, гибридные тепловые материалы AlN-SiC для повышения производительности.

Заключение: нитрид алюминия — основной материал для технологий будущего

В связи с быстрым развитием технологий 5G, электромобилей, светодиодов глубокого УФ-излучения и аэрокосмической отрасли, спрос на высокочистый нитрид алюминия резко возрастёт. Благодаря передовым методам очистки и спекания, нитрид алюминия будет играть ключевую роль в:

① Полупроводниковые приборы (GaN-на-AlN, силовая электроника)

② Мощные базовые станции RF и 5G

③Модули питания электромобилей и терморегулирование

④Светодиодные субстраты глубокого УФ-излучения (УФ-дезинфекция)

⑤Применение в аэрокосмической отрасли и экстремальных условиях

О компании Xiamen Juci Technology

Xiamen Juci Technology Co., Ltd. — высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на исследованиях и разработках, производстве и продаже высокопроизводительной керамика из нитрида алюминия (AlN) Материалы. Компания стремится предоставлять керамические решения на основе нитрида алюминия с высокой теплопроводностью и высокой чистотой для таких областей, как связь 5G, корпусирование полупроводников, силовая электроника, транспортные средства на новых источниках энергии и аэрокосмическая промышленность. Мы можем предложить подложки AlN, конструктивные элементы и функциональные устройства различных спецификаций в соответствии с требованиями заказчика.

Контакт для СМИ:
Xiamen Juci Technology Co., Ltd.

Телефон: +86 592 7080230
Электронная почта: miki_huang@chinajuci.com

Веб-сайт: www.jucialnglobal.com