אלומיניום nitride קרמיקה יש את היתרונות של מוליכות תרמית גבוהה, בידוד חשמלי טוב תכונות דיאלקטריות תחת סביבת טמפרטורה גבוהה, חוזק חומר גבוה בטמפרטורות גבוהות, מקדם התפשטות תרמית נמוכה התאמת חומרים סיליקון מוליכים למחצה, רעילים, וכו ', AlN אלומיניום Nitride הוא חומר פיזור חום אידיאלי עבור מצעים קרמיים ואריזה אלקטרונית. מדד ביצועי הליבה והמפתח של קרמיקה אלומיניום ניטריד הוא מוליכות תרמית גבוהה. למרות המוליכות התרמית של ניטריד אלומיניום יכול להגיע 320W /(m·K) בתיאוריה, מוליכות תרמית של מוצרים בפועל נגרמת על ידי זיהומים ופגמים nitride אלומיניום. התעריף קטן מ- 200W/(m·K). הגורמים העיקריים המשפיעים על המוליכות התרמית של קרמיקה אלומיניום ניטריד הם תכולת החמצן של סריג הגביש, צפיפות, מיקרו-מבנה וטוהר האבקה. להלן מבוא למספר גורמים עיקריים.
1. תכולת חמצן וזיהומים
עבור אלומיניום nitride קרמיקה, בשל זיקה חזקה שלה חמצן, זיהומים חמצן קל להתפזר לתוך סריג AlN במהלך תהליך sintering, אשר קשורה ישירות למגוון רחב של פגמים והוא המקור העיקרי להשפיע על מוליכות תרמית של ניטריד אלומיניום. בפיזור פגם הפונון, התפקיד העיקרי הוא נוכחות של חמצן טומואה ואלומינה. מכיוון שניטריד אלומיניום הוא הידרוליזה בקלות מחומצן, סרט תחמוצת אלומיניום נוצר על פני השטח, ואת תחמוצת אלומיניום מומס לתוך סריג גביש אלומיניום ניטריד. הפוך את סריג גביש אלומיניום nitride מופיעים anharmonic, להשפיע על פיזור פונון, כך מוליכות תרמית של אלומיניום nitride קרמיקה מופחתת בחדות.
2. צפיפות
על פי המוליכות התרמית של ניטריד אלומיניום, מספר רב של נקבוביות בדגימות בצפיפות נמוכה ישפיע על פיזור של פונונים, להפחית את הנתיב החופשי הממוצע שלהם, ובכך להפחית את המוליכות התרמית של אלומיניום nitride קרמיקה. במקביל, המאפיינים המכניים של דגימות בצפיפות נמוכה עשויים שלא לעמוד בדרישות של יישומים קשורים. לכן, צפיפות גבוהה היא תנאי מוקדם עבור אלומיניום nitride קרמיקה יש מוליכות תרמית גבוהה.
3. מיקרו-מבנה
למיקרו-מבנה של קרמיקה אלומיניום ניטריד יש התכתבות של אחד לאחד עם תכונות תרמודינמיות שלה. המיקרו-מבנה כולל גודל תבואה, מורפולוגיה, ואת התוכן וההפצה של השלב השני של גבול התבואה. קרמיקה אלומיניום ניטריד בפועל הוא polycrystalline רב פאזי, אשר מורכב בעיקר שלב גביש אלומיניום ניטריד, שלב שני אלומיניום (שלב גבול תבואה) ונקבוביות ופגמים אחרים. בנוסף לחקר פגמי הסריג של ניטריד אלומיניום, אנשים רבים חקרו גם את גרגרי הגביש, מורפולוגיה גבול תבואה, הרכב, טבע, תוכן, והפצה של שלב גבול התבואה של ניטריד אלומיניום, ואת הקשר שלהם עם מוליכות תרמית. לאחר מחקר מקיף, הוא האמין בדרך כלל כי ההתפלגות של השלב השני אלומינייט יש את ההשפעה החשובה ביותר על מוליכות תרמית.
