Оксид алюминия высокой-чистоты (HPA) относится к порошковым материалам оксида алюминия с чистотой 99,99 % или выше. Благодаря своим превосходным оптическим, электрическим, термическим и механическим свойствам он стал ключевым базовым материалом, поддерживающим развитие современных высокотехнологичных отраслей. От светодиодного освещения и сепараторов литиевых батарей до полупроводниковых пластин и высококачественных-оптических компонентов — оксид алюминия высокой-чистоты различных степеней чистоты играет незаменимую роль.
4N оксид алюминия высокой-чистоты
4N оксид алюминия высокой-чистоты (чистота не менее 99,99 %, общее содержание примесей не более 100 частей на миллион). Большая часть готовой продукции из оксида алюминия высокой-чистоты, производимой отечественными предприятиями, сконцентрирована на уровне 4N и может использоваться только в приложениях среднего---низкого-класса, таких как подложки интегральных схем, светодиодные люминофоры, полировочные микропорошки и глиноземная керамика.
Редко-фосфоры земли
Оксид алюминия высокой-чистоты 4N в основном используется в редкоземельных-трихроматических люминофорах, широко используемом люминесцентном материале, который играет важную роль в освещении и дисплеях. Редкоземельные-люминофоры состоят из активаторов и матрицы-хозяина; первые представляют собой редкоземельные элементы-, а вторые – оксиды или соли. В промышленности основным процессом производства редкоземельных-люминофоров является высокотемпературный твердофазный-метод синтеза. Для продуктов на основе-алюмината требуется оксид алюминия высокой-чистоты.
Подложки интегральных схем
Подложки, изготовленные из -чистоты -Al₂O₃ 99,99 %, имеют стабильную диэлектрическую проницаемость (10), чрезвычайно низкие потери (tanδ < 0,0002), высокую теплопроводность (30 Вт/(м·К)) и выдерживаемое напряжение изоляции > 10 кВ/мм. Они используются для подложек и герметичной упаковки высокочастотных/высокочастотных-чипов и силовых устройств, решая проблемы рассеивания тепла и электрической изоляции. Например, компания Routao New Materials использует химический метод для синтеза порошка нано-оксида алюминия высокой-чистоты с высоким содержанием -фаз, высокой чистотой, хорошей спекающей активностью, малым размером первичных кристаллитов и узким распределением частиц по размерам, при этом характеристики продукта сравнимы с показателями ведущих мировых японских компаний, производящих порошок оксида алюминия высокой-чистоты. При практическом использовании тонкопленочные керамические подложки, приготовленные из этого порошка, имеют плотность 3,93 г/см³ и прочность на изгиб до 700 МПа, что полностью сопоставимо с показателями японской Kyocera.
Глинозем для сепараторов литиевых батарей
К керамическим покрытиям сепараторов литиевых батарей предъявляются строгие требования к чистоте, размеру частиц, морфологии, модификации поверхности и стабильности продукта, требуя чистоты 4N5 или выше и сверхтонкого оксида алюминия нано-высокой-чистоты. Во время подготовки эксперимента параметры процесса необходимо корректировать для различных сценариев применения. При использовании оксида алюминия в литиевых батареях особое внимание следует уделять однородности размера частиц и характеристикам поверхности. Например, аккумуляторный-нано-оксид алюминия CY-L30D производства Zhejiang Jiupeng New Materials имеет контролируемый размер частиц 30 ± 5 нм и чистоту 99,99 %; Эта спецификация может эффективно улучшить характеристики хранения энергии аккумулятора и показатели безопасности.
Прецизионные керамические компоненты
Керамические компоненты из оксида алюминия отвечают требованиям прочности, точности, электрических свойств и коррозионной стойкости, предъявляемым к производству пластин в особых физических условиях, таких как вакуум и высокая температура, и играют очень важную роль в процессе производства пластин. По мере продвижения процессов производства интегральных схем в сторону 3-нм и более совершенных узлов требования к керамическим компонентам из оксида алюминия продолжают повышаться, и оксид алюминия сверх-высокой-чистоты 4N (более или равный 99,99%) или выше стал стандартом для компонентов класса травления-. Если взять в качестве примера опорное кольцо ESC, то, исходя из требований к чистоте продукта, чистота используемого порошка оксида алюминия обычно должна достигать более 99,95%.
5N оксид алюминия высокой-чистоты
Сапфировые подложки для светодиодов
Монокристаллы сапфира благодаря своей уникальной кристаллической структуре, превосходным оптическим свойствам и высокой механической и химической стабильности широко используются в качестве идеальных материалов подложек в крупномасштабных интегральных схемах и сверхпроводящих наноструктурных пленках, а их цена также ниже, чем у подложек SiN. С 1990-х годов светодиодное освещение все чаще применяется в качестве источника холодного света, а в качестве материала подложки широко используется сапфир.
Оксид алюминия высокой-чистоты, используемый для изготовления сапфира, должен иметь высокую чистоту, а содержание влаги в сырье должно быть очень низким. При плавлении при температуре выше 2000 градусов присутствие воды может вызвать окисление молибденового тигля. Например, поликристаллический материал оксида алюминия высокой-чистоты 5N, производимый компанией Taiyate (Ningxia) New Material Technology Co., Ltd., является единственным сырьем для выращивания кристаллов сапфира. Его высокая чистота гарантирует, что конечные кристаллы сапфира имеют превосходную светопроницаемость, высокую твердость (твердость по шкале Мооса до 9, уступая только алмазу) и хорошую химическую стабильность.
Материалы для аккумуляторов следующего-поколения
Исследования компании Jinghuang Technology показывают, что оксид алюминия 5N (99,999%) подходит для высокого-напряжения (выше или равного 4,5 В) или катодов с длинным-циклом (таких как никель-обогащенный NCM811) и для модификации твердого-электролита. Более высокая чистота может уменьшить побочные межфазные реакции и улучшить высоко-температурную стабильность; например, -Al₂O₃ может обеспечить сохранение емкости 85,1% после 100 циклов при температуре 45 градусов.
В высокотехнологичных отраслях, таких как производство твердотельных-батарейных батарей, требования к чистоте оксида алюминия выше и жестче: для снижения межфазного импеданса требуется чистота выше или равная 99,995 %, а для улучшения ионной проводимости необходимо контролировать размер частиц на субмикронном уровне (0,1–1 мкм).
Прозрачная керамика
Оксид алюминия высокой-чистоты – важный прозрачный керамический материал, и одним из его применений является производство-натриевых трубок для ламп высокого давления. Натриевые лампы высокого-давления — это источники электрического света с очень высокой светоотдачей. Во время разряда паров натрия генерируется температура выше 1000 градусов, и стеклянная трубка лампы не выдерживает сильной коррозии. Только после появления прозрачной керамики из глинозема высокой-чистоты натриевые лампы высокого-давления стали практически применимы. Прозрачный корпус нано-оксида алюминия, изготовленный из поликристаллического непрозрачного нано-оксида алюминия высокой-чистоты (ВК-L100G, 99,999%), используется в колбах для натриевых ламп высокого-давления, светоотдача которого в два раза выше, чем у ртутных ламп, тем самым открывая новый путь повышения эффективности освещения.
Полировальные абразивы
Полировальные суспензии нано-оксида алюминия требуют чрезвычайно высокой чистоты оксида алюминия высокой-чистоты, обычно 4N (99,99%) или выше, тогда как для высокоточной-полировки (например, полупроводникового CMP) требуется 5N (99,999%) или выше. Нано-оксид алюминия высокой-чистоты имеет наиболее стабильную структуру, самую высокую твердость (9 по шкале Мооса), сильную химическую инертность и нерастворим в воде, кислотах и щелочах. Он подходит для шлифования и черновой полировки сверхтвердых материалов, таких как сапфир и карбид кремния, обеспечивая высокую скорость съема.