1.氮化鋁的性質(zhì)

氮化鋁的功能來自其 熱、電和機(jī)械性能的組合。氮化鋁是一種高性能材料，具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)，機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性能。其電阻率也是其重要的物理性質(zhì)之一，對(duì)于在電子器件中的應(yīng)用具有重要意義。氮化鋁的電阻率與其制備方法，晶體結(jié)構(gòu)，參雜雜質(zhì)等原因有關(guān)。通常情況下，氮化鋁的電阻率著溫度升高而降低，因此在高溫下應(yīng)用時(shí)需要考慮其電阻率的影響。

2.結(jié)構(gòu)特性

氮化鋁(AlN)是一種六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的共價(jià)鍵化合物，晶格參數(shù)為a=3.114，c=4.986。純氮化鋁呈藍(lán)白色，通常為灰色或灰白色，是典型的III-Ⅴ族寬禁帶半導(dǎo)體材料。

性能特征：氮化鋁(AlN)具有高強(qiáng)度、高體積電阻率、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(qiáng)相，尤其是在近年來大火的陶瓷電子基板和封裝材料領(lǐng)域，其性能遠(yuǎn)超氧化鋁。

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)。

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℃。

4.電氣特性

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。

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。

審核編輯 黃宇