- •Консультанты:
- •Допустить к защите:
- •Планируемы результаты обучения по ооп 240100 химическая технология
- •Глава 1 Литературный обзор
- •1.1 Нитрид алюминия
- •1.1.1 Структура и физические свойства нитрида алюминия
- •1.1.2 Химические и термические свойства нитрида алюминия
- •1.1.3 Область применения нитрида алюминия
- •1.2.1 Литье из термопластичных шликеров
- •1.2 Способы формования нитрида алюминия
- •1.2.2 Горячее прессование нитрида алюминия
- •1.2.3 Одноосное прессование нитрида алюминия
- •1.2.4 Литье пленки на основу нитрида алюминия
- •Глава 2 методы исследования и материалы
- •2.1 Цели задачи
- •2.2 Методы исследований
- •2.2.1 Рентгенофазовый анализ (рфа)
- •2.2.2 Синхронный термический анализ (sta)
- •2.2.3 Растровая электронная микроскопия (sem)
- •2.2.4 Гидростатическое взвешивания
- •2.2.5 Определение насыпную плотность порошка и гранулята
- •2.2.6 Определение сыпучести порошка и гранулята
- •2.2.7 Истинная (пикнометрическая) плотность порошка
- •2.2.8 Оптическая микроскопия
- •2.3 Материалы
- •2.3.1 Порошок нитрида алюминия
- •2.3.2 Порошок иттрия
- •2.3.3 Поливинилбутираль
- •2.3.4. Парафин марки т2
- •Глава 3 экспериментальная часть
- •3.1 Приготовление смеси порошков и вреенной связки
- •3.2 Приготовление гранулята и определение его свойств
- •3.2.1 Гранулометрический состав
- •3.2.2 Микрофотографии
- •3.3 Влияние условий прессования на свойства прессовок
- •3.4 Влияние вида и количества временной связки на свойства прессовок
- •3.5 Влияние удельного давления прессования на свойства прессовок
- •3.6 Режимы удаления временной связки
- •3.7 Спекание прессовок.
- •3.8 Определение свойств спеченной крамики
- •3.9 Выводы
Глава 1 Литературный обзор
1.1 Нитрид алюминия
Нитрид алюминия обладает целым комплексом ценных свойств, которые могут быть востребованы в различных отраслях науки и техники.
Основные свойства:
- Хорошие диэлектрические свойства.
- Высокая теплопроводность.
- Низкий коэффициент теплового расширение, близкое по значению к оксиду кремния.
- Не реагирует с обычными химикатами и газами, используемыми в промышленности полупроводников
1.1.1 Структура и физические свойства нитрида алюминия
Нитрид алюминия – бесцветные кристаллы с гексагональной решеткой типа вюрцита, плотность 3,26 г/см3.
Нитрид алюминия – (главным образом) материал с ковалентными связями, имеющий гексагональную кристаллическую структуру, которая является аналогом структуры сульфида цинка, известной как вюрцит. Пространственная группа симметрии для этой структуры – P63mc.
Порошкообразный нитрид алюминия обычно бело-серого цвета, монокристаллы водянисто-белого цвета (прозрачны). Данные по температуре плавления нитрид алюминия весьма разноречивы (от 2000 до 25000С), что вполне обоснованно, так как нитрид алюминия разлагается на компоненты до достижения температуры плавления. Твердость по минералогической шкале Мооса определена также в широком интервале (от 5 до 9–10 единиц), твердость по Кнупу (микротвердость при нагрузке 100г) в среднем составляет около 1200 кг/мм2 [3]. Температурная зависимость электросопротивления типична для полупроводников и диэлектриков, рассчитанная ширина запрещенной зоны нитрида алюминия равна ∆E=4,26 эВ.
Физические свойства нитрида алюминия показывают, что нитрид алюминия является типичным диэлектриком с большой шириной запретной зоны, высоким электросопротивлением, доходящим до 1019 Ом·м. Ширина запрещенной зоны нитрида алюминия близка к зонам SiC и ZnO, имеющим сходную структуру и близкие значения показателей преломления (атомы Si могут замещать Al, а атомы С или О – атомы азота).
Тщательное исследование структуры нитрида алюминия показало, что структура нитрида алюминия отличается от идеальной структуры вюрцита, так как отношение с/а=1,600 вместо 1,633 и параметр U, определяющий расстояние Al–N вдоль тригональной оси, равен 0,385 вместо 0,375. Сжатие тетраэдра вдоль оси С в структуре нитрида алюминия приводит к некоторому искажению правильного тетраэдрического расположения связей Al–N. Увеличение значения параметра U указывает на то, что центр электронной плотности в каждом атоме не совпадает с центром тетраэдра, образованного его ближайшими соседями, и что атом смещен вдоль оси с к основанию тетраэдра на 0,005 нм. Следовательно, углы между связями Al–N колеблются от 107,7 до 110,5°, а расстояния Al–N - от 0,1885 до 0,1917нм [4].
В настоящее время нитрид алюминия в основном используется в электронике, где важен теплоотвод от электронных устройств. Этот материал интересен, благодаря своей нетоксичности в отличие от оксида бериллия. Новейшие способы металлизации позволяют использовать AlN взамен оксида алюминия или BeO для различных применений в электронике.