Курсовая с практикой на тему Технологический процесс получения нитрида алюминия

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 3
РЕФЕРАТ 5
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Монокристаллы. Поликристаллы. Квазикристаллы 6
1.2 Классификация полупроводников 7
1.3 Полупроводниковые двойные соединения 9
1.4 Методы получения полупроводниковых соединений 11
1.5 Область применения полупроводниковых соединений 14
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 18
2.1 Подготовка исходных компонентов 18
2.1.1 Характеристика азота 18
2.1.2 Характеристика алюминия 20
2.1.3 Характеристика нитрида алюминия 24
2.2 Описание оборудования 29
2.3 Описание технологического процесса 29
2.4 Построение технологической схемы 37
2.5 Факторы, влияющие на процесс 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 43

Введение:

Нитрид алюминия (AlN) является единственным техническим керамическим материалом, который обладает чрезвычайно интересным сочетанием крайне высокой теплопроводности и отличных изоляционных свойств.
Нитрида алюминия нашел широкое применение в радиотехнической и электронной промышленности в качестве основного компонента теплопроводящих паст и материала для изготовления керамических подложек для гибридных интегральных схем.
Наиболее высокой стабильностью в биохимических средах отличаются нитевидные кристаллы со структурой, близкой к монокристаллической. Однако получение реальных изделий – имплантантов (в том числе различных протезов и деталей остеосинтеза) из такого монолитного материала в настоящее время является технологически невозможным. Перспективной альтернативой внедрения AlN в медицину может быть использование его в качестве покрытия на традиционных металлических имплантационных материалах – титановых сплавах, нержавеющей стали, кобальтохромовых сплавах и т.д. Предположительно, такое решение позволит нивелировать основной недостаток металлических имплантантов – электрохимическую и коррозионную активность – и одновременно сохранить их высокие физико-механические характеристики
Основные области применения:
• заготовки керамических печатных плат;
• подложки для металлизации по толстопленочной и тонкопленочной технологиям;
• полированные подложки для металлизации по тонкопленочной технологии;
• подложки для светодиодов;
• подложки для лазерных диодов;
• прецизионные подложки для СВЧ ГИС и микросборок с высокой плотностью отверстий и углублениями для кристаллов;
• мультиплицированные платы для наборов резисторов, реостатов, датчиков уровня топлива, давления и пр.;
• носители схем датчиков отравляющих веществ, ионизирующего излучения, магнитного поля и пр.;
• пластины для ионизаторов и озонаторов воздуха;
• изоляционные прокладки для отвода тепла от электронных компонентов к радиатору охлаждения;
• протекторы для элементов пьезоэлектрических преобразователей;
• основания и держатели плоских нагревательных элементов, кристаллов мощных полупроводниковых приборов;
• пластины для термоэлектрических модулей (элементов Пельтье);
• экраны для радиочастотных генераторов плазмы;
• тигли.
Несмотря на то, что алюминий самый распространенный металл на нашей планете, в чистом виде на Земле его не встретить. Из-за высокой химической активности атомы алюминия легко образуют соединения с другими веществами. При этом «крылатый металл» нельзя получить плавлением руды в печи, как это происходит, например, с железом. Процесс получения алюминия значительно сложнее и основан на использовании электричества огромной мощности. Поэтому алюминиевые заводы всегда строятся рядом с крупными источниками электроэнергии – чаще всего гидроэлектростанциями, не загрязняющими окружающую среду.
Целью работы является исследование технологического процесса получения нитрида алюминия (восстановление глинозема углем) с последующей сублимацией и конденсацией.
Для достижения цели необходимо решить ряд задач:
— изучить теоретические основы процесса
— исследовать технологический процесс синтеза нитрида алюминия.

Заключение:

Алюминиевые сплавы широко используются благодаря своей легкости в обработке и дешевизне. Однако вопрос значительного улучшения механических и трибологических свойств алюминия остается актуальным до сих пор. Поэтому исследования, направленные на кратное увеличение эксплуатационных свойств алюминия, являются перспективными.
Нитрид алюминия (AlN) является единственным материалом технической керамики с сочетанием очень высокой теплопроводности и отличных электроизоляционных свойств.
Нитрид алюминия отличает ряд физико-химических свойств, которые обеспечивают его применение в ряде областей науки. Он обладает высокой термостойкостью и хорошими электроизоляционными свойствами при высоких температурах, значительной инертностью ко многим веществам и достаточной химической устойчивостью. Нитрид алюминия используется для изготовления футеровок печей, трубопроводов, распылителей и различных деталей работающих в контакте с расплавленными и реакционноспособными материалами. Свойства AlN обуславливают его применение в качестве огнеупорного материала для изготовления муфелей, тиглей, горелок, огнеупоров. Введение нитрида алюминия повышает модуль упругости сплавов TiN – Al. Перспективно использование диэлектрических, полупроводниковых свойств нитрида алюминия.
Основные свойства:
• очень высокая теплопроводность;
• отличные электроизоляционные свойства;
• прочность;
• низкий коэффициент теплового расширения;
• хорошая способность к металлизации.

Фрагмент текста работы:

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Монокристаллы. Поликристаллы. Квазикристаллы
Монокристаллы — это одиночные кристаллы, у которых кристаллическая решетка имеет четкий порядок. Часто монокристалл имеют правильную форму, но этот признак не является обязательным при определении типа кристалла. Большинство минералов являются монокристаллами.
Внешняя форма зависит от скорости роста вещества. При медленном увеличении и однородности материала, кристаллы имеют правильную огранку. При средней скорости огранка неярко выражена. При высокой скорости кристаллизации вырастают поликристаллы, состоящие из множества монокристаллов. Классическими примерами монокристаллов являются алмаз, кварц, топаз.
В электронике особое значение имеют монокристаллы, обладающие свойствами полупроводников и диэлектриков. Сплавы монокристаллов отличаются повышенной твердостью. Сверхчистые монокристаллы имеют одинаковые свойства независимо от происхождения. Химический состав минералов зависит от скорости выращивания. Чем медленнее растет кристалл, тем совершеннее его состав.
Монокристаллы и поликристаллы характеризуются высоким молекулярным взаимодействием. Поликристалл состоит из множества монокристаллов и имеет неправильную форму. Иногда их называют кристаллитами. Они появляются в результате естественного роста или выращиваются искусственным путем. Поликристаллами могут быть сплавы, металлы, керамика.
Основные характеристики складываются из свойств монокристаллов, но при этом большое значение имеют размеры зерен, расстояние между ними, границы зерен. При наличии границ, физические показатели поликристаллов значительно изменяются, снижается прочность. Поликристаллы порождаются в результате кристаллизации, изменения кристаллических порошков. Эти минералы менее стабильны, чем монокристаллы, что приводит к неравномерному росту отдельных зерен.