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氮化铝陶瓷的研究和应用进展摘要从氮化铝陶瓷的实际应用领域进行了氮化铝陶瓷应用现状及前景的介绍;从其制备工艺介绍了氮化铝陶瓷的研究状况,并指出了低成本的粉末制备工艺和氮化铝陶瓷的复杂形状成形技术是目前很有价值的氮化铝陶瓷的研究方向。
关键词氮化铝陶瓷;高热导率;应用领域;制备工艺中图分类号 o614文献标识码 a文章编号1674-6708(2010)14-0052-02氮化铝(aln)是一种综合性能优良新型陶瓷材料,具有优良的热传导性,可靠的电绝缘性,低的介电常数和介电损耗,无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良特性,被认为是新一代高集程度半导体基片和电子器件封装的理想材料,受到了国内外研究者的广泛重视.在理论上,aln的热导率为320w/(m),工业上实际制备的多晶氮化铝的热导率也可达100~250 w/(m),该数值是传统基片材料氧化铝热导率的5倍~10倍,接近于氧化铍的热导率,但由于氧化铍有剧毒,在工业生产中逐渐被停止使用。
与其它几种陶瓷材料相比较,氮化铝陶瓷综合性能优良,非常适用于半导体基片和结构封装材料,在电子工业中的应用潜力非常巨大。
1 aln陶瓷的直接应用1.1 aln作为基板材料高电阻率、高热导率和低介电常数是集成电路对封装用基片的最基本要求。
封装用基片还应与硅片具有良好的热匹配、易成型、高表面平整度、易金属化、易加工、低成本等特点和一定的力学性能。
大多数陶瓷是离子键或共价键极强的材料,具有优异的综合性能,是电子封装中常用的基片材料,具有较高的绝缘性能和优异的高频特性,同时线膨胀系数与电子元器件非常相近,化学性能非常稳定且热导率高。
长期以来,绝大多数大功率混合集成电路的基板材料一直沿用a1203和beo陶瓷,但a1203基板的热导率低,热膨胀系数和si不太匹配;beo虽然具有优良的综合性能,但其较高的生产成本和剧毒的缺点限制了它的应用推广。
因此,从性能、成本和环保等因素考虑,二者已不能完全满足现代电子功率器件发展的需要。
高导热复合材料研究进展崔永红;焦剑;汪雷;吕盼盼【摘要】The thermal conducting mechanism and the theoretical models were introduced. The development of thermally conductive polymer based composites and their thermally conductive or hybrid fillers was summarized. Finally,the existent problems in the high thermally conductive polymer based composites were discussed and some suggestions were advocated.%综述了高导热型聚合物基纳米复合材料的导热机理、填充型复合材料的导热模型、高导热型聚合物基复合材料及其导热填料的研究现状。
最后，提出了高导热型聚合物基纳米复合材料存在的问题，并对其发展方向进行了展望。
【期刊名称】《粘接》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P83-87)【关键词】高热导率;导热复合材料;导热模型;纳米填料【作者】崔永红;焦剑;汪雷;吕盼盼【作者单位】西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129;西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129;西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129;西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安 710129【正文语种】中文【中图分类】TQ050.43导热高分子复合材料作为热管理材料，广泛应用于国防建设和国民经济中的各个领域。
近年来，电子行业尤其是LED节能灯产业的飞速发展，使导热复合材料的市场需求量大增。
随微电子集成技术和空芯印制板高密度组装技术的高速发展，电子仪器及设备日益朝轻、薄、短、小方向发展。
氮化硅薄膜的固态转移掺杂可以采用化学气相沉积法（CVD）或物理气相沉积法（PVD）等方法。
其中，CVD法是在较高的温度下，将氮气和硅烷等气体在反应室内反应生成氮化硅薄膜，通过控制反应条件可以实现不同的掺杂浓度和类型。
而PVD法则是利用等离子体等离子束等高能粒子轰击氮化硅靶材，使得氮化硅原子被溅射出来并沉积在基片上，通过控制轰击条件可以实现掺杂。
具体的掺杂过程需要使用掺杂剂，如氮化硼、氧化铝、碳化硅等，它们可以在氮化硅薄膜中引入杂质元素，从而改变氮化硅的电学性质。
例如，掺杂硼可以形成n型半导体，掺杂铝或磷可以形成p型半导体。
需要注意的是，氮化硅薄膜的固态转移掺杂需要在一定的工艺条件下进行，包括温度、压力、气体流量、沉积时间和掺杂剂的选择等。
同时，掺杂效果还需要进行表征和测试，以确保氮化硅薄膜的质量和性能符合应用要求。
在铝极氮化铝衬底上生长氮化镓薄膜的分子动力学模拟摘要：本文利用分子动力学模拟研究了铝极氮化铝衬底上生长氮化镓薄膜的过程，分析了不同生长温度下沉积薄膜的表面形貌、粗糙度、晶体结构、位错分布。
结果表明：随着生长温度的升高，由于吸附原子的迁移率增加，氮化镓薄膜的表面形貌和结晶度得到改善。
此外，沉积GaN膜内的位错密度也逐渐降低。
我们发现位错通常出现在AlN衬底和GaN薄膜的界面处，然后向生长方向扩展。
沉积膜的表面形貌和粗糙度对生长温度更敏感。
这些发现可以为在氮化铝衬底上制备高质量的氮化镓薄膜提供一定指导。
关键词：分子动力学；氮化镓薄膜；氮化铝衬底；晶体质量1.介绍氮化镓（GaN）作为一种重要的半导体，具有宽禁带、高击穿电压和高电子迁移率等材料特性[1]。
在过去几十年里受到广泛关注，GaN相关材料已经在紫外发光二极管(led)、高电子迁移率晶体管等光学电子器件中的得到广泛应用[2]。
由于同质衬底制备技术复杂且成本高，主要采用外来基底。
当前可作为氮化镓薄膜生长衬底主要有蓝宝石、Si等[3]。
然而，当这些材料作为基底时，由于它们与GaN薄膜之间存在较大的晶格失配，这导致了高密度的穿插位错(TD)和更大的残余应力，使外延GaN出现明显的裂纹，很难生长高质量的GaN。
也对电子光学设备的可靠性和寿命都是致命的。
因此，如何减少薄膜中的位错和空位成为了一个重要命题。
商业上可用的器件，通常通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）在蓝宝石衬底上生长[4]。
由于AlN和GaN之间的晶格错配度小， AlN常被广泛用作GaN薄膜的生长的缓冲层。
在生长过程中GaN薄膜内穿插位错的起源是需要被解决的关键问题。
近年来，分子动力学模拟（MD）被广泛用来预测和探究各类薄膜的外延生长过程。
它可以直观地分析薄膜的生长过程。
一些有关研究如下：Hassan 等人研究在不同基底温度和入射能量下Ti–TiN多层膜对结晶度及其内部原子微观应力的演变机制[5]。
浅谈氮化铝的性质、制备及应用浅谈氮化铝的性质、制备及应用1氮化铝的性质氮化铝（AlN）是一种综合性能优异的先进陶瓷材料，是一种被国内外专家一致看好的新型封装材料，也是目前公认的最有发展前途的高热导陶瓷材料。
对其的研究开始于一个多世纪以前，但当时仅将其用作固氮剂化肥使用。
作为共价化合物的氮化铝，由于其具有较高的熔点和较低的自扩散系数，导致其难以烧结。
直到上世纪50年代，氮化铝陶瓷才被人们首次制得，并作为一种耐火材料使用，而后广泛应用于纯铁、铝以及铝合金的熔炼。
从上世纪70年代以来，随着研究的进一步深入，氮化铝的制备工艺逐渐走向成熟，其应用的领域和规模也不断扩大。
氮化铝是一种共价键化合物，具有六方纤锌矿型结构形态，晶格常数为a=3.11、c=4.98，如图1-1所示。
其理论密度为3.26g/cm3，莫氏硬度为7~8，分解温度为2200~2250℃。
[1]图1-1氮化铝的晶体结构氮化铝陶瓷具有较高的热导率，适应于高功率、高引线和大尺寸芯片；它的热膨胀系数与硅匹配，介电常数较低；其材质机械强度高，在严酷的条件下仍能照常工作。
因此，氮化铝可以制成很薄的衬底，以满足不同封装基片的应用要求。
氮化铝陶瓷作为高热导、高密封材料有很大的发展潜力，是陶瓷封装材料研究的重要发展领域。
人们预计，在基片和封装两大领域，氮化铝陶瓷最终将取代目前的氧化铝陶瓷和氧化铍陶瓷。
[2]氮化铝陶瓷的主要特点如下：1）热导率高，是氧化铝陶瓷的5~10倍，与剧毒氧化铍相当；2）热膨胀系数（4.3×10-6/℃）与半导体硅材料（3.5-4.0×10-6/℃）匹配；3）机械性能好，高于氧化铍陶瓷，接近氧化铝；4）电性能优良，具有极高的绝缘电阻和低的介质损耗；5）可以进行多层布线，实现封装的高密度和小型化；6）无毒，有利于环保。
[3]2氮化铝粉体的制备2.1直接氮化法氮化铝在自然界中不存在，现在是由金属铝粉末直接氮化合成或由Al2O3碳热还原后再直接氮化法制备，其化学反应式为：2Al(s)+N2(g)→2AlN(s)直接氮化法具有若干优点：1）成本低廉；2）原料丰富；3）反应体系简单，没有副反应；4）反应温度低于碳热还原；5）适合大规模生产。
氮化铝热扩散系数一、氮化铝热扩散系数的基础知识氮化铝啊，这可是个很有趣的东西呢。
它的热扩散系数是个相当重要的特性哦。
热扩散系数嘛，简单来讲，就是描述材料内部热量传递快慢的一个指标。
氮化铝的热扩散系数和它的晶体结构、纯度之类的都有关系。
比如说，高纯度的氮化铝可能就会有比较理想的热扩散系数。
二、氮化铝热扩散系数的影响因素1. 温度的影响温度对氮化铝的热扩散系数影响可不小。
就像我们人在不同温度环境下的状态不一样，氮化铝在不同温度下热扩散的速度也不同。
一般来说，随着温度升高，它的热扩散系数可能会发生变化，可能会增大或者减小，这取决于很多复杂的物理化学过程。
2. 杂质的影响杂质就像是在一群整齐的队伍里混进的陌生人。
哪怕是一点点杂质在氮化铝里，也可能会打乱它原本热扩散系数的节奏。
如果杂质是那种导热性很好的物质，可能会提高热扩散系数，但如果是导热性差的，那可能就会拉低这个系数。
三、氮化铝热扩散系数的测量方法1. 激光闪光法这是一种比较常用的方法呢。
大致原理就是用激光瞬间给氮化铝样品一个热量脉冲，然后通过检测样品背面温度的变化来计算热扩散系数。
就好像我们给一个东西突然加热，然后看热量在它里面跑得多快一样。
这个方法的优点是速度快，而且相对准确。
不过呢，它也需要比较精密的仪器设备，而且对样品的制备要求比较高。
2. 热线法这个方法就是在氮化铝样品里插一根热线，然后给热线通电，让它发热，再测量周围温度的变化来确定热扩散系数。
这就像是在氮化铝里放了一个小火源，然后看热量怎么散开。
它的优点是可以测量不同形状的样品，但是测量结果可能会受到热线本身的影响，而且测量时间可能会比较长。
四、氮化铝热扩散系数在实际中的应用1. 在电子器件散热中的应用现在电子器件发热可是个大问题，像电脑的CPU啊，手机的芯片啊，发热严重就会影响性能。
氮化铝因为它合适的热扩散系数，就可以用来做散热材料。
把氮化铝做成散热片，热量就能快速地从芯片传递到散热片，然后散发出去，这样就能让电子器件更好地工作啦。
