بفضل مزايا الأداء الشاملة لمواد الركائز التقليدية من أكسيد الألومنيوم (Al₂O₃) وأكسيد البريليوم (BeO)، يُعدّ سيراميك نتريد الألومنيوم (AlN) مادة مثالية لركائز الدوائر والتغليف في صناعة الإلكترونيات الدقيقة، وذلك بفضل موصليته الحرارية العالية (تبلغ الموصلية الحرارية النظرية للبلورة الأحادية 275 واط/م·ك، بينما تتراوح الموصلية الحرارية النظرية للبلورات المتعددة بين 70 و210 واط/م·ك)، وثابت العزل الكهربائي المنخفض، ومعامل التمدد الحراري المتوافق مع السيليكون أحادي البلورة، وخصائص العزل الكهربائي الجيدة. كما يُعدّ مادة مهمة لمكونات السيراميك الهيكلية عالية الحرارة نظرًا لخصائصه الميكانيكية والحرارية والكيميائية الجيدة في درجات الحرارة العالية.
تبلغ الكثافة النظرية لنيتريد الألومنيوم 3.26 غ/سم³، وصلابته على مقياس موس تتراوح بين 7 و8، ومقاومته النوعية عند درجة حرارة الغرفة أكبر من 10¹⁶ أوم متر، ومعامل تمدده الحراري 3.5 × 10⁻⁶/درجة مئوية (عند درجة حرارة الغرفة 200 درجة مئوية). تكون خزفيات نيتريد الألومنيوم النقية عديمة اللون وشفافة، ولكنها قد تظهر بألوان مختلفة كالرمادي، والأبيض المائل للرمادي، والأصفر الفاتح، نتيجةً للشوائب.
بالإضافة إلى الموصلية الحرارية العالية، تتمتع سيراميكات AlN أيضًا بالمزايا التالية:
1. عزل كهربائي جيد؛
2. معامل تمدد حراري مماثل لبلورة السيليكون الأحادية، وهو متفوق على مواد مثل Al2O3 و BeO؛
3. قوة ميكانيكية عالية وقوة انحناء مماثلة لسيراميك Al2O3؛
4. ثابت عزل كهربائي متوسط وفقد عزل كهربائي متوسط؛
5. بالمقارنة مع BeO، فإن الموصلية الحرارية لسيراميك AlN تتأثر بدرجة أقل بدرجة الحرارة، وخاصة فوق 200 درجة مئوية؛
6. مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل؛
7. غير سام؛
8. يمكن تطبيقها في صناعة أشباه الموصلات، وصناعة المعادن الكيميائية، وغيرها من المجالات الصناعية.
تاريخ النشر: 14 يوليو 2023