Εισαγωγή θερμική αγωγιμότητα του νιτριδίου αλουμινίου

Το νιτρίδιο αλουμινίου (ALN) έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής αντοχής, της αντίστασης μεγάλου όγκου, της υψηλής μόνωσης της τάσης, του συντελεστή θερμικής διαστολής και της καλής αντιστοίχισης με το πυρίτιο κλπ . Στον τομέα του κεραμικού υποστρώματος, των κεραμικών φύλλων και των υλικών συσκευασίας που έχουν πυρποληθεί τα τελευταία χρόνια και η απόδοσή του υπερβαίνει κατά πολύ εκείνο της αλουμίνας.

Μεταξύ των σημαντικών ιδιοτήτων του νιτριδίου αλουμινίου, το πιο σημαντικό είναι η θερμική αγωγιμότητα HIG. Όσον αφορά τον μηχανισμό θερμικής αγωγιμότητας του νιτριδίου αλουμινίου, έχει γίνει πολλές έρευνες στο εσωτερικό και στο εξωτερικό και έχει σχηματιστεί ένα σχετικά πλήρες θεωρητικό σύστημα. Ο κύριος μηχανισμός είναι: δόνηση μέσω πλέγματος, δηλαδή η μεταφορά θερμότητας με τη βοήθεια κυμάτων πλέγματος ή κυμάτων θερμότητας. Τα αποτελέσματα της κβαντικής μηχανικής μας λένε ότι τα κύματα πλέγματος μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία ως κίνηση ενός σωματιδίου, ενός φωνητικού. Τα κύματα θερμότητας έχουν επίσης δυαδικότητα κυμάτων-σωματιδίων. Τα φωνόνια που μεταδίδουν τη θερμότητα μεταδίδουν θερμότητα μέσω αμοιβαία περιοριστικών και συντονισμένων δονήσεων μεταξύ δομικών ριζών (άτομα, ιόντα ή μόρια). Εάν ο κρύσταλλος είναι ένα ανελαστομερές με μια τέλεια ιδανική δομή, η θερμότητα μπορεί να μεταδοθεί ελεύθερα στη ψυχρή διασταύρωση από το ζεστό άκρο του κρύσταλλο χωρίς καμία παρεμβολή και σκέδαση και η θερμική αγωγιμότητα μπορεί να φτάσει σε πολύ υψηλή τιμή. Η θερμική αγωγιμότητά του ελέγχεται κυρίως από κρυσταλλικά ελαττώματα και διάσπαση φωνών από τα ίδια τα φωνόνια.

Θεωρητικά, η θερμική αγωγιμότητα του ALN μπορεί να φτάσει τα 320W · M-1 · K-1, αλλά λόγω των ακαθαρσιών και των ελαττωμάτων στο ALN, η θερμική αγωγιμότητα του κεραμικού υποστρώματος του νιτριδίου αλουμινίου είναι μικρότερη από 200W · M-1 · K-1. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι τα δομικά πρωταρχικά μέσα στον κρύσταλλο δεν μπορούν να έχουν μια εντελώς αυστηρή ομοιόμορφη κατανομή και υπάρχουν πάντα αραιές και πυκνές διαφορετικές περιοχές, έτσι ώστε τα φωνητικά που μεταφέρουν το ρεύμα να διαταράσσονται πάντα και να διασκορπίζονται κατά τη διάδοση.