
AlN是一種六角纖鋅礦結構的共價鍵難熔化合物,其基本結構單位為[AlN4]四面體,每個Al原子四周被4個N原子所包圍,沿C軸方向的Al-N鍵長為0.1917nm,其余三個方向的鍵長為0.1885nm。AlN的理論密度為3.26g/cm3,莫氏硬度為7~8,晶格常數a=0.31nm,c=0.498nm,綜合性能優良。
由表1可見,AlN具有良好的熱、電和機械性能,其熱導率高、熱膨脹系數低且與硅相匹配、絕緣性能和介電特性良好,高溫下材料強度大,環保無毒、化學穩定性良好,在電力電子、航空航天、事、汽車和機車、通訊以及其它工業領域均具有廣泛的應用前景。主要應用方向如下:
1.基板材料和電子封裝材料
AlN陶瓷具有優異的導熱性能,熱脹系數接近硅且無毒,被視為新一代電子封裝材料,非常適合于混合功率開關的封裝以及微波真空管封裝殼體材料,同時也是大規模集成電路基片的理想材料,這也是AlN陶瓷的主要用途。
2.高溫耐腐蝕、耐熱沖擊和熱交換材料
AlN材料耐高溫,在非氧化氣氛下,直到2000℃,仍保持穩定的性能,是一種良好的高溫耐腐蝕材料和高級耐火材料,如高溫容器的防腐蝕涂層、爐襯、坩堝、澆 注模具以及燒結用具等;AlN陶瓷熱導率高、熱膨脹系數低,可用作理想的耐熱沖和熱交換材料,如燃氣輪機的熱交換器。
3.薄膜材料和光學功能材料
AlN具有諸多優異性能,帶隙寬、極化強,禁帶寬度為6.2eV,在機械、微電子、光學以及聲表面波器件(SAW)制造、 高頻寬帶通信和功率半導體器件等領域有著非常廣 闊的應用前景,如壓電薄膜、發光薄膜。另外,高純度的AlN陶瓷成透明狀,可用作電子光學器件,利用其優良的光學性能,可制作紅外導流罩、雷達透過材料以及傳感器等。
4.復合材料
為了充分利用AlN材料的優點, 有效抑制其不利因素,通過AlN與其它材料的復合,可進一步拓寬其它方面的應用。例如,AlN/BN復合材料介電常數低、導熱能力好,適合用作微波材料,同時材料的可加工性良好,適合制備導熱性能良好的可加工陶瓷;AlN/TiN復合材料的硬度和強度都很高,適合用作刀具材料。
5.其它應用材料
如填料(將AlN粉末添加到鋼鐵、橡膠和塑料中,可以大大提高這些材料的熱導率)、耐磨材料(AlN 還具有優良的耐磨耗性質,可用作研磨材料和耐磨損零件)和材料等。此外,AlN還可用于藥品、化妝品、日用品等方面。







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