1. Saienisi 'o e koloa mo e ngaahi 'ulungaanga fakafa'unga
1.1 Fa'unga 'o e sio'ata mo e tu'unga ma'u 'o e kemikale .
(Ngaahi me'a 'o e 'aluminiume Naitalaiti 'o e selami)
ʻAluminiume naitalaiti (AlN) ko ha bandgap lahi semiconductor 'o e selami mo ha fokotu'utu'u sio'ata wurtzite hexagonal ., 'oku fa'u 'aki 'a e ngaahi la'i 'o e 'aluminiume mamafa ma'ama'a mo e ngaahi 'atomi naitoloseni 'oku fakafehokotaki 'o fakafou 'i he ngaahi fetu'utaki covalent fefeka ..
Ko e setup 'atomi tu'uloa ko 'eni 'oku ne fakalahi 'a e AlN mo e malu'i 'o e mafana fakaofo ., tauhi ‘a e angatonu faka‘ākiteki ‘o a‘u ki he 100. 2200 ° C 'i he ambiences 'oku 'ikai ke ngaue mo e fakafepaki'i 'o e 'auha 'i he lalo heka pasikala mafana lahi ..
ʻOku ʻikai ke hangē ko e ʻalumina . (Al ua O TOLU .), 'Oku kemikale 'a e AlN 'oku 'ikai ke ngaue ke thaw 'a e ngaahi ukamea mo e ngaahi kasa tali 'e ni'ihi ., 'o 'ai ia ke lelei 'aupito ki he ngaahi 'atakai fefeka hange ko e ngaahi loki ngaue semiconductor mo e ngaahi me'a fakamokomoko ma'olunga-mafana ..
Ko hono teke ma'olunga ki he oxidation .– fakatupulaki pe ha malu'i slim Al 2 O layer 'e fa 'i he funga 'o e 'elia 'i he 'asi fakahangatonu ki he 'ea .– fakapapau'i 'a e falala'anga tu'uloa 'o 'ikai ha faka'auha lahi 'o e ngaahi 'api lahi.
Tanaki atu, 'Oku fakahaa'i 'e he AlN 'a e 'uhila superb mo ha resistivity 'oku lahi ange 'i he . 10 Ω · cm mo ha fefeka dielectric 'i 'olunga . 30 kV/mm, mahu'inga ki he ngaahi polokalama voliume ma'olunga.
1.2 Ko e Conductivity 'o e mafana mo e ngaahi me'a faka'ilekitulonika
Ko e taha 'o e ngaahi me'a 'oku fakapapau'i lahi taha 'o e 'aluminiume nitride ko hono conductivity mafana ma'olunga ange ., 'oku angamaheni 'aki 'a e kehekehe mei he . 140 ki 180 W/(m · K )mo e ngaahi substratums kalasi fakakomesiale .– ʻosi 5 tu'o 2 'a e ma'olunga ange 'i he 'alumina . (≈ 30 W/(m · K)).
Ko e ola lelei ko 'eni 'oku tupu ia mei he ma'ulalo 'o e 'atomi 'o e naitoloseni mo e 'aluminiume ., fakataha'i mo e fehokotaki'anga malohi mo e ngaahi palopalema 'o e me'a marginal ., 'a ia 'oku ne faka'ata 'a e fefononga'aki lelei 'o e phonon 'o fakafou 'i he latticework ..
Ka neongo ia ., ‘oku tautefito ‘a e maumau ‘a e ngaahi ‘uli ‘o e ‘osikena .; foki muimui'i 'a e lahi (ʻolunga 100 ppm) fetongi ki he ngaahi feitu'u naitoloseni, 'o ngaohi 'a e ngaahi fakaava 'o e 'aluminiume mamafa ma'ama'a mo e mafola 'o e phonons ., 'o fakasi'isi'i ai 'a e conductivity 'o e mafana ..
'Oku fie ma'u 'a e efuefu AlN ma'olunga-ma'a synthesized 'o fakafou 'i he carbothermal fakasi'isi'i pe nitridation fakahangatonu ke a'usia 'a e dissipation mafana lelei taha ..
Neongo pe ko ha insulator 'uhila ., 'Oku hanga 'e he ngaahi koloa 'o e piezoelectric mo e pyroelectric 'o e AlN 'o 'aonga 'i he ngaahi 'iuniti 'o e ongo'i mo e ngaahi me'angaue 'o e peau 'o e acoustic ., lolotonga ia ko hono bandgap lahi . (~ 6.2 eV) 'oku ne poupou'i 'a e founga 'i he ngaahi sisitemi faka'ilekitulonika 'o e malohi-ma'olunga mo e tu'o lahi-ma'olunga.
2. Ngaahi Founga Langa mo e Ngaahi Faingata'a'ia 'i he Ngaohi .
( Ngaahi me'a 'o e 'aluminiume Naitalaiti 'o e selami)
2.1 Ngaahi founga 'o e synthesis 'o e efuefu mo e sintering .
'Oku kamata 'a hono ngaohi 'o e ngaahi substratums AlN ngaue ma'olunga 'aki 'a e synthesis 'o e ultra-lelei ., efuefu maʻolunga-maʻa, 'oku fakahoko fakalukufua 'o fakafou 'i he ngaahi tali hange ko e Al 2 O SIX . + 3C + N UA → 2AlN + 3CO (fakasi'isi'i 'o e kapomafana) pe nitridation hangatonu 'o e ukamea 'aluminiume mamafa ma'ama'a .: 2Al + N UA → 2AlN.
Ko e efuefu 'oku ma'u kuo pau ke fu'u tokanga 'aupito 'a e grated mo e doped 'aki 'a e tokoni sintering hange ko e Y UA 'O E NIMA ., CaO, pe ngaahi oxides palanite 'oku 'ikai ke fa'a ma'u ke poupou'i 'a e densification 'i he mafana 'i he vaha'a 'o e . 1700 ° C mo e . 1900 ° C ʻi he lalo ʻatakai naitoloseni ..
'Oku fakatupu 'e he ngaahi me'a ko 'eni 'a e ngaahi konga vai taimi nounou 'oku ne fakalahi 'a e diffusion 'o e ngata'anga 'o e tenga'i 'akau ., 'o faka'ata 'a e densification kakato (> 99% matolu fakateolosia) lolotonga hono fakasi'isi'i 'o e 'uli 'o e 'osikena ..
'E lava ke fakasi'isi'i lelei ange 'e he annealing hili 'a e sintering 'i he ngaahi 'atakai koloa'ia 'i he kaponi 'a e kakano 'o e uepi 'o e 'osikena 'aki hono to'o 'o e oxides intergranular ., ko ia ai 'oku toe fakafoki mai 'a e tumutumu 'o e conductivity 'o e mafana.
Ko hono a'usia 'o e microstructure tu'uma'u mo e mapule'i 'o e tafa'aki 'o e tenga'i 'akau 'oku mahu'inga ke fakapalanisi 'a e fefeka fakamisini ., 'aonga 'o e mafana, mo e lava ke ngaohi ..
2.2 Ko e fa'u 'o e Substratum mo e ukamea
'I he taimi 'oku sintered ai ., 'Oku tonu-kelekele 'a e ceramics 'o e AlN pea splashed ke fakafetaulaki'i 'a e fakangatangata 'o e dimensional tolerances 'oku fie ma'u ki he koloa faka'ilekitulonika 'o e 'atakai ., toutou ki he monotony levolo maikolomita.
Fakapikopiko 'i he ava, motuhi leisa, mo e sipinga 'o e funga 'oku ne 'ai ke malava 'a e assimilation ki he ngaahi palani multilayer mo e ngaahi sēketi crossbreed ..
Ko ha sitepu mahu'inga 'i hono ngaohi 'o e substrate ko e metallization .– ko hono faka'aonga'i 'o e ngaahi la'i conductive ('oku angamaheni 'aki 'a e tungsten, molipiteni, pe kopa .) ‘aki ‘a e ngaahi founga hangē ko e pulusi ‘o e filimi matolu ., sputtering 'o e filimi manifinifi, pe ko e fakafehokotaki fakahangatonu ‘o e kopa . (DBC).
Mo e DBC ., 'oku ha'i 'a e ngaahi pepa 'aluminiume kopa ki he ngaahi funga 'o e AlN 'i he ngaahi tu'unga 'o e mafana 'oku hiki hake 'i ha 'atakai 'oku fakatonutonu ., fa'u ha interface malohi 'o e tokotaha ngaue 'oku lelei 'aupito ki he ngaahi polokalama ma'olunga-lolotonga ..
Ngaahi founga kehekehe hange ko e brazing ukamea malohi . (MO) fai hono faka'aonga'i 'o e titanium-'oku 'i ai 'a e solders ke fakalahi 'a e pipiki mo e mafana 'o e vaivai 'o e fakafepaki ., tautautefito ki he lalo toutou pasikala malohi ..
'Oku hanga 'e he tisaini interfacial totonu 'o fakasi'isi'i pau 'a e fakafepaki 'o e mafana mo e falala'anga fakamisini ma'olunga 'i he ngaahi device ngaue ..
3. Ngaahi lelei 'o e fakahoko 'i he ngaahi me'angaue faka'ilekitulonika .
3.1 Pule'i 'o e mafana 'i he ngaahi me'a faka'ilekitulonika 'o e malohi
AlN substratums 'eiki to'oto'o 'a e vela 'oku fakatupu 'e he ngaahi me'angaue semiconductor malohi-ma'olunga hange ko e IGBTs ., Ngaahi MOSFET, mo e ngaahi me‘a fakalahi RF ‘oku ngāue‘aki ‘i he ngaahi me‘alele ‘uhilá ., inverters ma'u'anga tokoni fakafo'ou, mo e fa'unga 'o e telecoms ..
To'o hingoa 'o e vela falala'anga 'oku faka'ehi'ehi mei he hotspots fakalotofonua ., fakasi'isi'i 'a e hoha'a ki he mafana, pea fakalahi 'a e mo'ui 'a e me'angaue 'aki hono fakasi'isi'i 'a e electromigration mo e ngaahi fakamanamana 'o e delamination ..
Fakafehoanaki ki he ngaahi substrates angamaheni 'o e Al 2 O 3 ., 'Oku hanga 'e he AlN 'o malava ke si'isi'i ange 'a e ngaahi fu'u 'akau mo e matolu 'o e malohi ma'olunga ange koe'uhi ko 'ene conductivity thermal premium ., faka'ata 'a e kau developers ke nau lomi'i 'a e ngaahi ngata'anga 'o e fakahoko ngaue 'o 'ikai ke fakangaloku 'a e angatonu ..
'I he maama LED mo e diodes leisa ., 'a ia 'oku takiekina fakahangatonu ai 'e he mafana 'o e junction 'a e ola lelei mo e tu'unga ma'u 'o e malumalu ., AlN substratums fakalelei'i lahi 'a e ola 'o e luminescent mo e 'amanaki ki he mo'ui 'oku ngaue ..
Ko hono coefficient 'o e tupulaki 'o e mafana . (CTE ≈ 4.5 ppm/K) 'oku tanaki atu ki ai 'oku ofi 'a e fe'unga mo e silikoni . (3.5– 4 ppm/K) mo e kaliume naitalaiti . (GaN, ~ 5.6 ppm/K), fakasi'isi'i 'a e thermo-fakamisini 'a e mafasia lolotonga 'a e heka pasikala mafana.
3.2 Falala'anga 'o e 'uhila mo e fakamisini
Fakahoko 'o e mafana 'o e kuohili, 'Oku faka'aonga'i 'e he AlN 'a e mole dielectric ma'ulalo . (tan δ < 0.0005) and steady permittivity (εᵣ ≈ 8.9) throughout a broad regularity variety, making it perfect for high-frequency microwave and millimeter-wave circuits.
Ko hono natula hermetic malu'i mei he ingress 'o e 'uha ., to'o 'a e ngaahi fakatu'utamaki 'o e kovi 'i he ngaahi tu'unga momoko– ko ha lelei mahu'inga 'i he substrates 'o e 'okani ..
Fakamīsini, 'Oku ma'u 'e he AlN 'a e fefeka flexural ma'olunga . (300– 400 MPa) mo e fefeka . (HV ≈ 1200), fakapapau'i 'a e resilience 'i he kotoa 'o e to'oto'o, fakataha, mo e founga ngaue 'i he mala'e ..
Ko e ngaahi 'ulungaanga ko 'eni 'oku nau tokoni fakataha ki hono fakalelei'i 'o e angatonu 'o e sisitemi ., fakasi'isi'i 'a e tu'unga 'o e ta'elavame'a, pea ma'ulalo ange 'a e fakamole fakakatoa 'o e ma'u 'i he ngaahi tohi kole 'oku mahu'inga ki he misiona ..
4. Ngaahi Tohi kole mo e Ngaahi Ngata'anga Fakatekinolosia 'i he Kaha'u .
4.1 Ngaue'anga, Me'alele, mo e Ngaahi Sisitemi Malu'i .
'Oku lolotonga angamaheni 'a e ngaahi substrates 'o e selami 'o e AlN 'i he ngaahi modules 'o e malohi fakalakalaka ki he ngaahi faka'uli 'o e me'alele fakakomesiale ., matangi mo e la'a inverters ., mo e ngaahi charger 'o e ngaahi me'alele 'i he vakapuna 'i he ngaahi me'alele 'uhila mo e hybrid ..
'I he aerospace mo e malu'i ., ʻoku nau poupouʻi ʻa e ngaahi sisitemi lētaá, ngaahi me'angaue tau fakakomipiuta, mo e ngaahi fetu'utaki 'a e satelaite ., 'a ia 'oku 'ikai lava ke alea'i ai 'a e fakahoko ngaue 'i he malumalu 'o e ngaahi palopalema lahi ..
Ngaahi me'angaue 'ata fakakiliniki, 'oku kau ai 'a e ngaahi misini X-ray mo e ngaahi sisitemi MRI ., ma’u foki mei he AlN ‘a e radiation ‘a e fakafepaki mo e faka’ilonga ‘o e angatonu ..
Ko e fads 'uhila vave ange 'i he kotoa 'o e fefononga'aki mo e ngaahi mala'e 'o e ivi ., 'oku hokohoko atu 'a e tupulaki 'a e fie ma'u ki he ngaahi substrates 'o e AlN ., 'oku fakalele 'e he fie ma'u 'o e compact ., maau, mo e ngaahi me‘angāue faka‘ilekitulōnika ‘oku ‘iloa ‘a e mālohí ..
4.2 Ko e Fakatahataha'i 'oku tupu mo e Fakalakalaka Tu'uloa .
'Oku tokangataha 'a e ngaahi founga fo'ou 'i he kaha'u ki hono fakataha'i 'o e totonu 'o e AlN ki he ngaahi langa 'o e koloa 'o e 'atakai 'e tolu-dimensional ., ngaahi 'elemeniti 'oku 'ikai ke ngaue, mo e ngaahi sisitemi fakataha'i heterogeneous 'oku ne fakataha'i 'a e Si ., SiC, mo e ngaahi me'angaue GaN ..
'Oku fakataumu'a 'a e fakatotolo ki he nanostructured 'a e ngaahi filimi 'o e AlN mo e substratums 'o e sio'ata 'e taha ke fakalahi ange 'a e conductivity 'o e mafana ki he ngaahi fakangatangata fakaako . (> 300 W/(m · K)) mo e to'utangata hoko 'o e quantum mo e ngaahi me'angaue opto'ilekitulonika.
Feinga ke fakasi'isi'i 'a e ngaahi fakamole ki hono ngaohi 'o fakafou 'i he scalable efuefu synthesis ., ngaohi'anga 'o e ngaahi fa'unga 'o e selami faingata'a, mo e recycling 'o e scrap AlN 'oku ma'u 'a e ivi ke fakatupulaki 'a e tu'uloa ..
Tanaki atu, ngaahi me'angaue fakatata 'o faka'aonga'i 'a e 'analaiso 'o e 'elemeniti fakangatangata (FEA) mo e 'atamai fakatupu 'oku faka'aonga'i ke fakalahi 'a e fokotu'utu'u 'o e substrate ki he ngaahi kavenga pau 'o e mafana mo e 'uhila ..
Ko hono faka'osi ., 'oku fakafofonga'i 'e he ngaahi substrates 'o e selami 'o e 'aluminiume nitride mamafa ma'ama'a ha makatuliki fo'ou 'i he ngaahi me'angaue faka'ilekitulonika 'o e kuonga ., fakafehokotaki kehekehe 'a e 'ata'ataa 'i he vaha'a 'o e insulation 'uhila mo e fetuku mafana ma'ongo'onga ..
Ko honau fatongia 'i hono faka'ata 'o e ma'olunga-lelei ., 'oku fakamamafa'i 'e he ngaahi sisitemi malohi falala'anga ma'olunga honau mahu'inga fakatakimu'a 'i he toutou tupulaki 'o e ngaahi founga fo'ou fakakomipiuta mo e malohi ..
5. Tokotaha tuʻuaki
Na'e fokotu'u 'a e Ceramics fakalakalaka 'i he 'aho 20 'o 'Okatopa. 17, 2012, ko ha kautaha tekinolosia ma'olunga 'oku tukupa ki he fakatotolo mo e fakalakalaka ., fakatupu koloa, ngaue, fakatau atu mo e ngaahi ngaue fakatekinikale 'o e ngaahi naunau mo e ngaahi koloa 'oku fekau'aki mo e selami. 'Oku kau 'i he'etau ngaahi koloa ka 'oku 'ikai fakangatangata ki he ngaahi koloa 'o e Boron Carbide Ceramic ., Ngaahi koloa 'o e selami 'o e Boron Nitride, Ngaahi koloa 'o e selami 'o e silikoni Carbide, Ngaahi koloa 'o e selami 'o e silikoni Naitalaiti, Ngaahi koloa 'o e selami 'o e Zirconium Tai'okisaiti, mo e ngaahi me'a pehē. Kapau 'oku ke fie'ilo ., kataki 'o ongo'i tau'ataina ke fetu'utaki mai.
Tags: Ngaahi me'a 'o e 'aluminiume Naitalaiti 'o e selami, 'aluminiume naitalaiti selami, aln 'aluminiume naitalaiti
Ko e ngaahi fakamatala mo e ngaahi fakatātā kotoa pē mei he ʻInitanetí .. Kapau 'oku 'iai ha ngaahi me'a 'oku fekau'aki mo e totonu pulusi ., kataki fetu'utaki mai taimi totonu ke tamate'i ..
Faka'eke'eke mai