Aluminijum nitridna keramika ima prednosti visoke toplotne provodljivosti, dobre električne izolacije i dielektričnih svojstava u okruženju sa visokim temperaturama, velike čvrstoće materijala na visokim temperaturama, niskog koeficijenta toplotnog širenja koji se podudara sa poluprovodničkim silicijumskim materijalima, netoksičnim itd., AlN Aluminijum nitrid je idealan materijal za odvođenje toplote za keramičke podloge i elektroničko pakovanje. Jezgro i ključni indeks performansi keramike od aluminijum nitrid je visoka toplotna vodljivost. Iako toplotna provodljivost aluminijum-nitrida u teoriji može dostići 320 W / (m · K), toplotnu provodljivost stvarnih proizvoda uzrokuju nečistoće i nedostaci u aluminijevom nitridu. Stopa je manja od 200W / (m · K). Glavni faktori koji utječu na toplotnu provodljivost keramike od aluminijum nitrida su sadržaj kiseonika u kristalnoj rešetki, gustina, mikrostruktura i čistoća praha. Slijedi uvod u nekoliko glavnih čimbenika.
1. Sadržaj kiseonika i nečistoće
Zbog keramike aluminijum nitrida, zbog svog snažnog afiniteta za kiseonik, nečistoće kiseonika lako se difundiraju u AlN rešetku tokom procesa sinterovanja, što je izravno povezano s nizom defekata i glavni je izvor utjecaja na toplotnu provodljivost aluminij nitrida . U rasipanju fononskih defekata glavna uloga je prisustvo nečistoće kiseonika i glinice. Budući da se aluminijum nitrid lako hidrolizira i oksidira, na površini se stvara film aluminijum oksida, a aluminijum oksid se rastvara u kristalnoj rešetki aluminijuma nitrida. Neka kristalna rešetka aluminijum nitrida deluje anharmonski, utiče na raspršivanje fonona, tako da je toplotna provodljivost keramike aluminijum nitrida naglo smanjena.
2. Gustina
Prema toplotnoj provodljivosti aluminijum-nitrida, veliki broj pora u uzorcima male gustine uticaće na rasipanje fonona, smanjiti njihov srednji slobodni put, a samim tim i smanjiti toplotnu provodljivost keramike aluminijum-nitrida. Istodobno, mehanička svojstva uzoraka male gustine možda neće udovoljavati zahtjevima srodnih primjena. Stoga je velika gustina preduvjet da keramika od aluminijum-nitrid-a ima visoku toplotnu provodljivost.
3. Mikrostruktura
Mikrostruktura aluminijumske nitridne keramike ima jedinstvenu korespondenciju sa svojim termodinamičkim svojstvima. Mikrostruktura uključuje veličinu zrna, morfologiju i sadržaj i distribuciju druge faze granice zrna. Stvarna keramika od aluminijevog nitrida je višefazna polikristalna, koja se uglavnom sastoji od kristalne faze aluminijevog nitrida, druge aluminatne faze (granica zrna) i pora i drugih nedostataka. Pored proučavanja defekata rešetke aluminijum-nitrida, mnogi su ljudi takođe proučavali kristalna zrna, morfologiju granica zrna, sastav, prirodu, sadržaj i distribuciju faze graničnog zrna aluminijum-nitrida i njihov odnos sa toplotnom provodljivošću. Nakon opsežnih istraživanja, općenito se vjeruje da raspodjela aluminatne druge faze ima najvažniji utjecaj na toplinsku vodljivost.
