氮化鋁的應(yīng)用:應(yīng)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(xué)兼容性更高、襯底與外延層之間的應(yīng)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(yīng)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(dǎo)體器件的性能和使用壽命?;贏lGaN的高質(zhì)量日盲探測器已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。氮化鋁具有高絕緣耐壓、熱膨脹系數(shù)、與硅匹配好等特性,不但用作結(jié)構(gòu)陶瓷的燒結(jié)助劑或增強相。超細氮化鋁粉體廠家電話
由于氮化鋁陶瓷基片的特殊技術(shù)要求,加上設(shè)備投資大、制造工藝復(fù)雜,氮化鋁陶瓷基片重點制造技術(shù)被日本等國家的幾個大公司掌控。氮化鋁陶瓷基片制備、燒結(jié)及后期加工等特殊要求較高,尤其是在產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品性能、穩(wěn)定性等要求更高,再加上設(shè)備投資大、制造工藝復(fù)雜。目前,我國氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)企業(yè)缺乏重點技術(shù),再加上我國大多數(shù)氮化鋁陶瓷基片生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小,研發(fā)投入資金有限,技術(shù)人員較少且經(jīng)驗不足,導(dǎo)致我國氮化鋁陶瓷基片整體技術(shù)水平較低,產(chǎn)品缺乏競爭力,主要集中在中低端產(chǎn)品。近幾年,中國氮化鋁基板生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量增長趨勢很快,原有企業(yè)也積極擴大生產(chǎn)規(guī)模。氮化鋁產(chǎn)量不斷增長,增長速度有加快趨勢,但是國內(nèi)氮化鋁產(chǎn)量仍然不足,不能滿足國內(nèi)需求,還需要從國外大量進口。天津陶瓷氧化鋁生產(chǎn)商氮化鋁很高可穩(wěn)定到2200℃,室溫強度高,且強度隨溫度的升高下降較慢。
氮化鋁粉體的制備工藝主要有直接氮化法和碳熱還原法,此外還有自蔓延合成法、高能球磨法、原位自反應(yīng)合成法、等離子化學(xué)合成法及化學(xué)氣相沉淀法等。直接氮化法:直接氮化法就是在高溫的氮氣氣氛中,鋁粉直接與氮氣化合生成氮化鋁粉體,其化學(xué)反應(yīng)式為2Al(s)+N2(g)→2AlN(s),反應(yīng)溫度在800℃-1200℃。其優(yōu)點是工藝簡單,成本較低,適合工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。其缺點是鋁粉表面有氮化物產(chǎn)生,導(dǎo)致氮氣不能滲透,轉(zhuǎn)化率低;反應(yīng)速度快,反應(yīng)過程難以控制;反應(yīng)釋放出的熱量會導(dǎo)致粉體產(chǎn)生自燒結(jié)而形成團聚,從而使得粉體顆粒粗化,后期需要球磨粉碎,會摻入雜質(zhì)。
目前,氮化鋁也存在一些問題。其一是粉體在潮濕的環(huán)境極易與水中羥基形成氫氧化鋁,在AlN粉體表面形成氧化鋁層,氧化鋁晶格溶入大量的氧,降低其熱導(dǎo)率,而且也改變其物化性能,給AlN粉體的應(yīng)用帶來困難。抑制AlN粉末的水解處理主要是借助化學(xué)鍵或物理吸附作用在AlN顆粒表面涂覆一種物質(zhì),使之與水隔離,從而避免其水解反應(yīng)的發(fā)生。目前抑制水解處理的方法主要有:表面化學(xué)改性和表面物理包覆。其二是氮化鋁的價格高居不下,每公斤上千元的價格也在一定程度上限制了它的應(yīng)用。制備氮化鋁粉末一般都需要較高的溫度,從而導(dǎo)致生產(chǎn)制備過程中的能耗較高,同時存在安全風(fēng)險,這也是一些高溫制備方法無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的主要弊端。再者是生產(chǎn)制備過程中的雜質(zhì)摻入或者有害產(chǎn)物的生成問題,例如碳化還原反應(yīng)過量碳粉的去除問題,以及化學(xué)氣相沉積法的氯化氫副產(chǎn)物的去除問題,這都要求制備氮化鋁的過程中需對反應(yīng)產(chǎn)物進行提純,這也導(dǎo)致了生產(chǎn)制備氮化鋁的成本居高不下。礦物酸通過侵襲粒狀物質(zhì)的界限使氮化鋁慢慢溶解,而強堿則通過侵襲粒狀氮化鋁使它溶解。
氮化鋁的應(yīng)用:應(yīng)用于陶瓷及耐火材料,氮化鋁可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)陶瓷的燒結(jié),制備出來的氮化鋁陶瓷,不但機械性能好,抗折強度高于Al2O3和BeO陶瓷,硬度高,還耐高溫耐腐蝕。利用AlN陶瓷耐熱耐侵蝕性,可用于制作坩堝、Al蒸發(fā)皿等高溫耐蝕部件。此外,純凈的AlN陶瓷為無色透明晶體,具有優(yōu)異的光學(xué)性能,可以用作透明陶瓷制造電子光學(xué)器件裝備的高溫紅外窗口和整流罩的耐熱涂層。復(fù)合材料,環(huán)氧樹脂/AlN復(fù)合材料作為封裝材料,需要良好的導(dǎo)熱散熱能力,且這種要求愈發(fā)嚴苛。環(huán)氧樹脂作為一種有著很好的化學(xué)性能和力學(xué)穩(wěn)定性的高分子材料,它固化方便,收縮率低,但導(dǎo)熱能力不高。通過將導(dǎo)熱能力優(yōu)異的AlN納米顆粒添加到環(huán)氧樹脂中,可有效提高材料的熱導(dǎo)率和強度。通過將導(dǎo)熱能力優(yōu)異的AlN納米顆粒添加到環(huán)氧樹脂中,可有效提高材料的熱導(dǎo)率和強度。東莞超細氮化鋁生產(chǎn)商
氮化鋁粉體的制備工藝:高溫自蔓延合成法:高溫自蔓延合成法是直接氮化法的衍生方法。超細氮化鋁粉體廠家電話
氮化鋁陶瓷的流延成型:料漿均勻流到或涂到支撐板上,或用刀片均勻的刷到支撐面上,形成漿膜,經(jīng)干燥形成一定厚度的均勻的素坯膜的一種料漿成型方法。流延成型工藝包括漿料制備、流延成型、干燥及基帶脫離等過程。溶劑和分散劑,高固相含量的流延漿料是流延成型制備高性能氮化鋁陶瓷的關(guān)鍵因素之一。溶劑和分散劑是高固相含量的流延漿料的關(guān)鍵。溶劑必須滿足以下條件:必須與其他添加成分相溶,如分散劑、粘結(jié)劑和增塑劑等;化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與粉料發(fā)生化學(xué)反應(yīng);對粉料顆粒的潤濕性能好;易于揮發(fā)與燒除;使用安全、衛(wèi)生且對環(huán)境污染小。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(fù)雜形狀陶瓷部件和工業(yè)化推廣、無排膠困難、成本低等。超細氮化鋁粉體廠家電話