Aluminiumnitride: De "Game-Changer" in de Halfgeleiderindustrie

Structuur en eigenschappen

Aluminiumnitride (AlN) is een kristal dat gedomineerd wordt door covalente bindingen, een hexagonaal diamantachtig nitrid. Het heeft een ultrabrede bandkloof (6,2 eV) en een extreem grote excitonbindingsenergie, waardoor het geclassificeerd wordt als een halfgeleider met een directe bandkloof. De kristalstructuur lijkt op die van BeO en SiC. Dankzij de sterk directionele aard van zijn covalente bindingen levert AlN uitstekende fysische en chemische eigenschappen, zoals een hoge thermische geleidbaarheid.

CVD-methode voor aluminiumnitridepoeder

Chemical Vapor Deposition (CVD) is een effectieve methode om AlN-poeder te produceren met een uniforme deeltjesgrootte, hoge zuiverheid en een groot specifiek oppervlak. Vluchtige aluminiumbronverbindingen (aluminiumhalogeniden of alkylaluminium) en ammoniak (NH₃) worden in de reactiekamer geïntroduceerd om te reageren. Tijdens de reactie ontleedt NH₃ om actieve stikstofatomen te leveren, en AlN-poeder wordt gevormd via gasfaseafzetting.

De voordelen van deze methode zijn een hoge productzuiverheid en een fijne deeltjesgrootte. De nadelen zijn hoge productiekosten, strenge apparatuurvereisten en een lage doorvoer. Desalniettemin is alkylaluminium kostbaar en vereist het speciale opslag en transport onder bescherming van inerte gassen. Als gevolg hiervan blijft dit proces voornamelijk in de laboratoriumonderzoeksfase en heeft het nog geen grootschalige industrialisatie bereikt.

Toepassingen van aluminiumnitride in de halfgeleiderindustrie

1. Elektronische verpakkingssubstraten
2. Componenten voor halfgeleiderapparatuur
3. Halfgeleider substraatmateriaal
4. Aluminiumnitride dunne-film materialen