Keramika z nitridu hliníka má výhody vysokej tepelnej vodivosti, dobrej elektrickej izolácie a dielektrických vlastností pri vysokoteplotnom prostredí, vysokej pevnosti materiálu pri vysokých teplotách, nízkeho súčiniteľa tepelnej rozťažnosti s polovodičovými kremíkovými materiálmi, netoxického atď., Nitrid hliníka AlN je ideálny materiál na rozptyl tepla pre keramické podklady a elektronické obaly. Jadrom a kľúčovým indexom výkonnosti keramickej zmesi na báze nitridu hlinitého je vysoká tepelná vodivosť. Aj keď tepelná vodivosť nitridu hlinitého môže teoreticky dosiahnuť 320 W / (m · K), tepelná vodivosť skutočných produktov je spôsobená nečistotami a chybami v nitride hliníku. Rýchlosť je nižšia ako 200 W / (m · K). Hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi tepelnú vodivosť keramiky z nitridu hlinitého sú obsah kyslíka v kryštalickej mriežke, hustota, mikroštruktúra a čistota prášku. Nasleduje úvod do niekoľkých hlavných faktorov.
1. Obsah kyslíka a nečistoty
V prípade keramiky z nitridu hliníka sa vďaka vysokej afinite ku kyslíku kyslíkové nečistoty počas procesu spekania ľahko šíria do mriežky AlN, čo priamo súvisí s rôznymi poruchami a je hlavným zdrojom ovplyvňovania tepelnej vodivosti nitridu hlinitého. . Pri rozptyle fonónových defektov je hlavnou úlohou prítomnosť nečistôt, kyslíka a oxidu hlinitého. Pretože nitrid hlinitý sa ľahko hydrolyzuje a oxiduje, na povrchu sa vytvorí film oxidu hlinitého a oxid hlinitý sa rozpustí v kryštalickej mriežke nitridu hliníka. Nechajte kryštalickú mriežku nitridu hlinitého pôsobiť anarmonicky, ovplyvnite rozptyl fonónov, takže tepelná vodivosť keramiky z nitridu hlinitého sa prudko zníži.
2. Hustota
Podľa tepelnej vodivosti nitridu hlinitého bude veľké množstvo pórov vo vzorkách s nízkou hustotou ovplyvňovať rozptyl fonónov, znižovať ich strednú voľnú cestu a tým znižovať tepelnú vodivosť keramiky z nitridu hliníka. Zároveň mechanické vlastnosti vzoriek s nízkou hustotou nemusia spĺňať požiadavky súvisiacich aplikácií. Preto je vysoká hustota predpokladom na to, aby mala keramika z nitridu hliníka vysokú tepelnú vodivosť.
3. Mikroštruktúra
Mikroštruktúra keramiky z nitridu hliníka má vzájomné korešpondencie s jej termodynamickými vlastnosťami. Mikroštruktúra zahŕňa veľkosť zrna, morfológiu a obsah a distribúciu druhej fázy hranice zrna. Aktuálna keramika z nitridu hliníka je viacfázová polykryštalická, ktorá sa skladá hlavne z kryštalickej fázy nitridu hlinitého, druhej fázy z hlinitanu (fáza na hranici zrna) a pórov a iných defektov. Okrem štúdia mriežkových defektov nitridu hlinitého veľa ľudí študovalo aj kryštálové zrná, morfológiu hraníc zŕn, zloženie, povahu, obsah a distribúciu medznej fázy nitridu hliníka a ich vzťah k tepelnej vodivosti. Po rozsiahlom výskume sa všeobecne verí, že distribúcia hliníkovej druhej fázy má najdôležitejší vplyv na tepelnú vodivosť.
