Gốm nitride nhôm có ưu điểm là độ dẫn nhiệt cao, cách điện tốt và tính chất điện môi trong môi trường nhiệt độ cao, độ bền vật liệu cao ở nhiệt độ cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp phù hợp với vật liệu silicon bán dẫn, không độc hại, v.v., AlN Aluminum Nitride là vật liệu tản nhiệt lý tưởng cho chất nền gốm và bao bì điện tử. Chỉ số hiệu suất cốt lõi và chính của gốm nhôm nitride là độ dẫn nhiệt cao. Mặc dù độ dẫn nhiệt của nitride nhôm có thể đạt tới 320W / (m · K) về lý thuyết, độ dẫn nhiệt của các sản phẩm thực tế là do tạp chất và khuyết tật trong nitride nhôm. Tỷ lệ này nhỏ hơn 200W/(m·K). Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt của gốm nitride nhôm là hàm lượng oxy của mạng tinh thể, mật độ, cấu trúc vi mô và độ tinh khiết của bột. Sau đây là phần giới thiệu về một số yếu tố chính.
1. Hàm lượng oxy và tạp chất
Đối với gốm nitride nhôm, do ái lực mạnh mẽ của nó đối với oxy, các tạp chất oxy rất dễ khuếch tán vào mạng AlN trong quá trình thiêu kết, có liên quan trực tiếp đến nhiều khuyết tật và là nguồn chính ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt của nitride nhôm. Trong sự phân tán phonon-khiếm khuyết, vai trò chính là sự hiện diện của oxy tạp chất và alumina. Bởi vì nitride nhôm dễ bị thủy phân và oxy hóa, một màng oxit nhôm được hình thành trên bề mặt và oxit nhôm được hòa tan vào mạng tinh thể nitride nhôm. Làm cho mạng tinh thể nitride nhôm xuất hiện anharmonic, ảnh hưởng đến sự phân tán phonon, do đó độ dẫn nhiệt của gốm nitride nhôm giảm mạnh.
2. Mật độ
Theo độ dẫn nhiệt của nitride nhôm, một số lượng lớn lỗ chân lông trong các mẫu mật độ thấp sẽ ảnh hưởng đến sự phân tán của âm vị, giảm đường dẫn tự do trung bình của chúng và do đó làm giảm độ dẫn nhiệt của gốm nitride nhôm. Đồng thời, các tính chất cơ học của các mẫu mật độ thấp có thể không đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng liên quan. Do đó, mật độ cao là điều kiện tiên quyết để gốm nhôm nitride có độ dẫn nhiệt cao.
3. Cấu trúc vi mô
Cấu trúc vi mô của gốm nitride nhôm có sự tương ứng một-một với các tính chất nhiệt động lực học của nó. Cấu trúc vi mô bao gồm kích thước hạt, hình thái học, và nội dung và phân bố của giai đoạn thứ hai của ranh giới hạt. Gốm nitride nhôm thực tế là một polycrystalline đa pha, chủ yếu bao gồm pha tinh thể nitride nhôm, pha thứ hai nhôm (pha ranh giới hạt) và lỗ chân lông và các khuyết tật khác. Ngoài việc nghiên cứu các khuyết tật mạng tinh thể của nitride nhôm, nhiều người cũng đã nghiên cứu các hạt tinh thể, hình thái ranh giới hạt, thành phần, thiên nhiên, hàm lượng và phân bố pha ranh giới hạt của nitride nhôm và mối quan hệ của chúng với độ dẫn nhiệt. Sau khi nghiên cứu sâu rộng, người ta thường tin rằng sự phân bố của giai đoạn thứ hai aluminate có ảnh hưởng quan trọng nhất đến độ dẫn nhiệt.
