• 한국세라믹학회지
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• 제28권6호
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• pp.457-464
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• 1991

Aluminum nitride (AlN) has excellent properties such as high thermal conductivity and electrical resistivity, whereas it has some disadvantages such as low sinterability and tendency to be hydrolyzed by moisture at room temperature. In the present work, the relative density, modulus of rupture and microhardness were examined for pressure-less-sintered AlN (synthetic and commercial) bodies which were prepared under the conditions of various sintering temperatures, holding times and additions of CaCO3 which showed the best effect on sinterability among the various sintering aids. As a result, the AlN bodies with 1.0 wt% CaCO3 (0.56wt% CaO) which were sintered at 1800$^{\circ}C$ for 20 min showed good densification. In this case, the relative densities were 95.9% and 95.2%, and microhardnesses were 10.3 GPa and 9.8 GPa for synthetic and commercial AlN respectively. And as the holding time at 1800$^{\circ}C$ was increased from 10 min to 60 min, the relative density was increased from 91.9% to 96.5%. It was considered that impurities of metals and oxygen promoted the densification of AlN at low temperature (1600$^{\circ}C$).

• 한국재료학회지
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• 제24권5호
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• pp.266-270
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• 2014

Aluminum nitride(AlN) films were grown on the C-face and on the Si-face of (0001) silicon carbide(SiC) substrates using plasma-assisted molecular-beam epitaxy(PA-MBE). This study was focused on first-stage growth manipulation prior to the start of AlN growth. Al pre-exposure, N-plasma pre-exposure, and simultaneous exposure(Al and N-plasma) procedures were used in the investigation. In addition, substrate polarity and, first-stage growth manipulation strongly affected the growth and properties of the AlN films. Al pre-exposure on the C-face and on the Si-face of SiC substrates prior to initiation of the AlN growth resulted in the formation of hexagonal hillocks on the surface. However, crack formation was observed on the C-face of SiC substrates without Al pre-exposure. X-ray rocking-curve measurements revealed that the AlN epilayers grown on the Si-face of the SiC showed relatively lower tilt and twist mosaic than did the epilayers grown on the C-face of the SiC. The results from the investigations reported in this paper indicate that the growth conditions on the Si-face of the SiC without Al pre-exposure was highly preferred to obtain the overall high-quality AlN epilayers formed using PA-MBE.

• 한국세라믹학회지
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• 제31권1호
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• pp.79-87
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• 1994

AIN은 불안정하여 물과 접촉하면 12시간 이내에 172cal/g의 열을 내면서 가수분해되어 알루미나 삼수화물이 생성되었다. AIN의 가수분해 과정은 초기에 비정질 알루미나 수화물이 생성되었으며, 가수분해 조건에 따라 비정질알루미나 수화물의 용해-재석출과정으로 알루미나 삼수화물 특히 bayerite가 생성되었고, 응축과정으로 pseudo-boe-hmite가 AIN 입자표면에 생성되었다. 가수분해 온도 4$0^{\circ}C$ 이하에서는 비정질 알루미나 수화물이, 4$0^{\circ}C$와 6$0^{\circ}C$ 사이에서는 bayerite가 각각 생성되었고, 6$0^{\circ}C$ 이상의 경우는 초기에 pseudo-boehmite의 입자표면에 형성되었다. bayerite는 가수분해 시간이 길수록, 그리고 용액내 pH가 높을수록 잘 생성되었으나 pseudo-boehmite는 가수분해 반응이 급격히 일어날 때와 용액내 ethyl alcohol의 존재로 OH 기의 흡착을 방해하여 가수분해 반응이 억제될 때 잘 생성되었다. 그리고 pH=2.0인 용액에서는 AIN의 가수분해가 거의 일어나지 않았다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권5호
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• pp.223-228
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• 2017

Aluminum nitride (AlN) powder was successfully synthesized at low temperature via carbothermal reduction and nitridation (CRN) assisted by microwave heating. The synthesis processes of AlN powder were investigated with X-ray diffraction, FE-SEM, FT-IR and TGA/DSC. Aluminum nitrate was used as an oxidizer and aluminum source, urea as fuel, and glucose as carbon source. These starting materials were mixed with D.I water and reacted in a flask at $100^{\circ}C$ for 20 minutes. After the reaction was finished, black foamy intermediate product was formed, which was considered to be an amorphous $Al_2O_3$ particles through intermediate product obtained by solution combustion synthesis (SCS) at the results of X-ray diffraction patterns and FT-IR. This intermediate product was nitridated at temperatures of $1300^{\circ}C$ and $1400^{\circ}C$ in $N_2$ atmosphere by a microwave heating furnace and then decarbonated at $600^{\circ}C$ for 2 hours in air. It should be noticed from FE-SEM images that as nitridated particles, identified as AlN from X-ray diffraction patterns, are covered with carbon residues. After decarbonating the nitridated powders, the spherical pure AlN powders were obtained without alumina and their particle sizes were dependent on the nitridating temperature with high temperature of $1400^{\circ}C$ giving large particles of around 70~100 nm.

• 한국세라믹학회지
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• 제33권3호
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• pp.285-292
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• 1996

질소 분위기에서 상압소결한 알루미나 소결체의 열전도도에 대한 AIN 첨가효과를 검토하였다. AIN 함량이 1,5 및 10 mol%롤 증가하면 $Al_{2}O_{3}$-AIN 소결체의 열전도도는 급격히 감소하지만, 20 및 25 mol%가 첨가되면 거의 일정하였다. 1~10mol% AIN이 첨가된 알루미나 소결체의 열전도도는 $1700^{\circ}C$의 소결온도에서 최대값을 나타내었으며, 소결온도가 $1800^{\circ}C$로 증가하면 감소하는 경향을 보였다. 이러한 현상은 $1700^{\circ}C$까지는 $\alpha$-$Al_{2}O_{3}$ 및 $Al_{2}O_{3}$와 AIN이 반응하여 생성되 ALON상이 존재하나, $1750^{\circ}C$부터 ${\gamma}$-ALON($9Al_{2}O_{3}$.AIN) 및 $\Phi$($5Al_{2}O_{3}$.AIN)상 등의 2차상을 생성하는 것에 기인된다. 20 및 25 mol% AIN이 첨가된 알루미나 소결체의 열전도도는 $1800^{\circ}C$에서 최대값을 나타내며, $1600^{\circ}C$에서는 $\alpha$-$Al_{2}O_{3}$ 및 ALON상이 존재하나 그 이상의 온도에서는 모두 ALON상만이 존재하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.604-609
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• 2020

본 연구에서는 RF 스퍼터를 이용하여 SiC 기판위에 AlN막을 증착하고 급속 열처리 (RTA) 공정의 온도에 따른 AlN/4H-SiC 구조의 전기적, 재료적 특성에 대한 영향을 분석하였다. 400도에서 RTA 공정을 진행한 Ni/AlN/4H-SiC SBD 소자의 온/오프 비율은 RTA 공정 전 그리고 600도에서 RTA 공정을 한 소자에 비해 약 10배정도 높은 값을 가졌다. 또한 오제이 전자현미경을 통한 원자성분 분석을 통해 증착한 AlN 층내의 존재하는 산소의 양이 후열 처리 조건에 따라 변화함을 확인하였고 소자의 온/오프 비율 그리고 온-저항 등 소자의 성능에 영향을 주는 것을 분석하였다. 추가적으로, 제작한 소자의 노출된 음향 주파수에 따른 전기적 특성변화를 분석하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제26권3호
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• pp.39-46
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• 2017

탄소환원질화법을 이용하여 질화알루미늄(Aluminum Nitride: AlN)을 제조하는 연구를 실험실 규모로 수행하였다. 고품위 알루미나 분말과 탄소(carbon black)를 배합하여 흑연 도가니에 장입하고, 노내 분위기를 진공으로 한 다음 질소 가스를 흘려주어 온도($1,600{\sim}1,700^{\circ}C$), 시간(0.5~6 hr), $N_2$유량($4.7{\times}10^{-6}{\sim}20{\times}10^{-6}m^3/sec$), 장입 시료층 높이(0.5~20 mm)를 변화시키면서 AlN을 합성하였다. 실험결과, 고순도 알루미나와 탄소 혼합물을 질소 분위기의 $1600{\sim}1700^{\circ}C$ 온도 범위에서 반응시킬 때 반응 온도가 높을수록 생성된 AlN의 1차 입자 크기가 커지고, 반응 활성화 에너지는 382 kJ/mol로 화학 반응이 율속 단계로 판단되었다. 시험 제조한 AlN들의 산소 함량은 0.71~0.96 wt%였고, 질소는 30.7~35.1 wt%로서 상용 제품과 근접한 결과를 나타내었다.

• Elastomers and Composites
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• 제55권1호
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• pp.59-66
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• 2020

Herein, we investigated the thermal conductivity and thermal stability of natural rubber composite systems containing hybrid fillers of boron nitride (BN) and aluminum nitride (AlN). In the hybrid system, the bimodal distribution of polygonal AlN and planar BN particles provided excellent filler-packing efficiency and desired energy path for phonon transfer, resulting in high thermal conductivity of 1.29 W/mK, which could not be achieved by single filler composites. Further, polyethylene glycol (PEG) was compounded with a commonly used naphthenic oil, which substantially increased thermal conductivity to 3.51 W/mK with an excellent thermal stability due to facilitated energy transfer across the filler-filler interface. The resulting PEG-incorporated hybrid composite showed a high thermal degradation temperature (T₂) of 290℃, a low coefficient of thermal expansion of 26.4 ppm/℃, and a low thermal distortion parameter of 7.53 m/K, which is well over the naphthenic oil compound. Finally, using the Fourier's law of conduction, we suggested a modeling methodology to evaluate the cooling performance in thermal management system.

• 한국분말재료학회지
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• 제26권5호
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• pp.395-404
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• 2019

Aluminum nitride (AlN) has excellent electrical insulation property, high thermal conductivity, and a low thermal expansion coefficient; therefore, it is widely used as a heat sink, heat-conductive filler, and heat dissipation substrate. However, it is well known that the AlN-based materials have disadvantages such as low sinterability and poor mechanical properties. In this study, the effects of addition of various amounts (1-6 wt.%) of sintering additives $Y_2O_3$ and $Sm_2O_3$ on the thermal and mechanical properties of AlN samples pressureless sintered at $1850^{\circ}C$ in an $N_2$ atmosphere for a holding time of 2 h are examined. All AlN samples exhibit relative densities of more than 97%. It showed that the higher thermal conductivity as the $Y_2O_3$ content increased than the $Sm_2O_3$ additive, whereas all AlN samples exhibited higher mechanical properties as $Sm_2O_3$ content increased. The formation of secondary phases by reaction of $Y_2O_3$, $Sm_2O_3$ with oxygen from AlN lattice influenced the thermal and mechanical properties of AlN samples due to the reaction of the oxygen contents in AlN lattice.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.65-70
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• 2015

히트 싱크용 소재에 응용할 목적으로 단층금속과 2층 단면구조 복합재료에 대해 열전도 특성을 연구하였다. 단층금속으로는 알루미늄합금(Al6061)을 사용했으며, 2층 단면구조 복합재료로는 Al6061기판에 질화알루미늄(AlN)을 스크린 인쇄한 층상구조 복합재료를 선택하였다. 섬광법으로 측정한 열확산계수와 비열 및 밀도를 사용해서 열전도도를 측정하였다. 실험을 통해 얻은 열전도 특성 값을 참고문헌에 보고된 자료를 사용해 계산한 값과 비교하였다. Al6061 기판에 스크린인쇄법으로 AlN 후막을 형성시킨 2층 단면구조 복합재료 시편의 열전도도는 AlN 후막의 두께가 증가할수록 선형적으로 감소하였다. 측정한 복합재료의 열전도도는 두께가 $53{\mu}m$과 $163{\mu}m$일 때, 각각 $114.1W/m{\cdot}K$와 $72.3W/m{\cdot}K$로 나타났다. 또한, 스크린 인쇄한 AlN 후막의 열전도도를 열전도비저항에 대한 혼합법칙을 적용해서 평가하였다. AlN 후막의 두께가 $53{\mu}m$와 $163{\mu}m$인 경우, 스크린 인쇄한 AlN 후막의 열전도도는 각각 $9.35W/m{\cdot}K$와 $12.40W/m{\cdot}K$로 나타났다.