Aluminijev oksid visoke-čistosti (HPA) se nanaša na materiale v prahu iz aluminijevega oksida s čistostjo 99,99 % ali več. Zaradi odličnih optičnih, električnih, toplotnih in mehanskih lastnosti je postal ključni osnovni material, ki podpira razvoj sodobnih visoko-tehnoloških industrij. Od osvetlitve LED in separatorjev litijevih baterij do polprevodniških rezin in vrhunskih-optičnih komponent ima aluminijev oksid visoke-čistosti različnih stopenj čistosti nenadomestljivo vlogo.
4N aluminijev oksid visoke-čistosti
4N visoko{1}}aluminijev oksid (čistost večja ali enaka 99,99 %, skupna vsebnost nečistoč manjša ali enaka 100 ppm). Večina-končnih izdelkov iz aluminijevega oksida visoke čistosti, ki jih proizvajajo domača podjetja, je koncentrirana na ravni 4N in se lahko uporabljajo le v srednje-do-ni-razrednih aplikacijah, kot so podlage za integrirana vezja, fosforji LED, polirni mikroprahi in keramika iz aluminijevega oksida.
Redki-zemeljski fosforji
4N aluminijev oksid visoke-čistosti se uporablja predvsem v trikromatskih fosforjih redkih{2}}zemelj, pogosto uporabljenem luminiscenčnem materialu, ki ima pomembno vlogo pri razsvetljavi in prikazovalnih poljih. Fosforji-redkih zemelj so sestavljeni iz aktivatorjev in matrice gostitelja; prvi so redkozemeljski-elementi, drugi pa oksidi ali soli. V industriji je visoko{7}}metoda sinteze v trdni-fazi glavni proizvodni postopek za fosforje-redkih zemelj. Za izdelke-na osnovi aluminata je potreben-aluminijev oksid visoke čistosti.
Podlage za integrirana vezja
Podlage iz 99,99-odstotne -čistosti -Al₂O₃ imajo stabilno dielektrično konstanto (10), izjemno nizke izgube (tanδ < 0,0002), visoko toplotno prevodnost (30 W/(m·K)) in vzdržljivo napetost izolacije > 10 kV/mm. Uporabljajo se za podlage in hermetično embalažo visoko-frekvenčnih/visoko-hitrostnih čipov in napajalnih naprav, rešujejo težave z odvajanjem toplote in električno izolacijo. Podjetje Routao New Materials na primer uporablja kemično metodo za sintezo prahu nano-aluminijevega oksida visoke{11}}čistosti z visoko vsebnostjo -faze, visoko čistostjo, dobro aktivnostjo sintranja, majhno velikostjo primarnega kristalita in ozko porazdelitvijo velikosti delcev, pri čemer je zmogljivost izdelka primerljiva z zmogljivostjo vodilnih svetovnih japonskih podjetij za proizvodnjo prahu aluminijevega oksida visoke{14}}visoke čistosti. V praktični uporabi imajo tanko{16}}plastne keramične podlage, pripravljene iz tega prahu, gostoto 3,93 g/cm³ in upogibno trdnost do 700 MPa, kar je popolnoma primerljivo s tistimi japonske Kyocere.
Aluminijev oksid za separatorje litijevih baterij
Keramične prevleke za ločevanje litijevih baterij imajo stroge zahteve za čistost, velikost delcev, morfologijo, modifikacijo površine in stabilnost izdelka, pri čemer zahtevajo 4N5 ali večjo čistost in nano-visoko-čist ultrafini aluminijev oksid. Med pripravo eksperimenta je treba procesne parametre prilagoditi za različne scenarije uporabe. Pri aluminijevem oksidu, ki se uporablja v litijevih baterijah, je treba posebno pozornost nameniti enakomernosti velikosti delcev in značilnostim površine. Na primer, baterijski-nano-aluminijev oksid CY-L30D, ki ga proizvaja Zhejiang Jiupeng New Materials, ima velikost delcev nadzorovano pri 30 ± 5 nm in čistost 99,99 %; ta specifikacija lahko učinkovito izboljša zmogljivost shranjevanja energije baterije in varnost.
Precizne keramične komponente
Keramične komponente iz aluminijevega oksida izpolnjujejo zahteve glede trdnosti, natančnosti, električnih lastnosti in odpornosti proti koroziji pri proizvodnji rezin v posebnih fizičnih okoljih, kot sta vakuum in visoka temperatura, in igrajo zelo pomembno vlogo v procesu izdelave rezin. Ko procesi izdelave integriranih vezij napredujejo proti 3 nm in naprednejšim vozliščem, se zahteve za keramične komponente iz aluminijevega oksida še naprej nadgrajujejo in 4N (več kot ali enako 99,99 %) ali več aluminijev oksid ultra-visoke-čistosti je postal standard za komponente stopnje jedkanja-. Če za primer vzamemo podporni obroč ESC, po sklepanju iz zahteve glede čistosti izdelka mora čistost uporabljenega prahu aluminijevega oksida običajno doseči nad 99,95 %.
5N aluminijev oksid visoke -čistosti
Safirni substrati za LED
Monokristali safirja se zaradi svoje edinstvene kristalne strukture, odličnih optičnih lastnosti ter močne mehanske in kemične stabilnosti pogosto uporabljajo kot idealni substratni materiali v -integriranih vezjih velikega obsega in superprevodnih nanostrukturiranih filmih, njihova cena pa je tudi nižja od cene substratov SiN. Od devetdesetih let prejšnjega stoletja se LED-osvetlitev vedno bolj uporablja kot vir hladne svetlobe, safir pa se pogosto uporablja kot material za podlago.
Visoko{0}}čist aluminijev oksid, ki se uporablja za pripravo safirja, mora biti visoke čistosti, vsebnost vlage v surovini pa mora biti zelo nizka. Pri taljenju pri temperaturah nad 2000 stopinj lahko prisotnost vode povzroči oksidacijo molibdenovega lončka. Na primer, polikristalni material aluminijevega oksida visoke čistosti 5N, ki ga proizvaja Taiyate (Ningxia) New Material Technology Co., Ltd., je edina surovina za rast safirnih kristalov. Njegova visoka čistost zagotavlja, da imajo končni safirni kristali odlično prepustnost svetlobe, visoko trdoto (trdota po Mohsu do 9, takoj za diamantom) in dobro kemično stabilnost.
Materiali za baterije naslednje-generacije
Raziskava Jinghuang Technology kaže, da je 5N (99,999 %) aluminijev oksid primeren za visoko-napetost (več kot ali enako 4,5 V) ali katode z dolgim-ciklom (kot je NCM811, bogat-z nikljem) in modifikacijo-elektrolitov v trdnem stanju. Večja čistost lahko zmanjša stranske reakcije na površini in izboljša visoko{9}}temperaturno stabilnost; na primer, -Al₂O₃ lahko doseže zadrževanje zmogljivosti 85,1 % po 100 ciklih pri 45 stopinjah.
V visoko-tehnoloških panogah, kot so pol-prevodniške baterije, so zahteve glede čistosti aluminijevega oksida višje in strožje, saj zahtevajo večjo ali enako čistost 99,995 % za zmanjšanje medfazne impedance, medtem ko je treba velikost delcev nadzorovati na submikronski ravni (0,1–1 μm), da se izboljša ionska prevodnost.
Prozorna keramika
Visoko{0}}čist aluminijev oksid je pomemben prozoren keramični material in ena od njegovih uporab je izdelava visoko{1}}tlačnih cevi natrijevih sijalk. Visok{3}}natrijeve sijalke so električni viri svetlobe z zelo visoko svetlobno učinkovitostjo. Med praznjenjem natrijeve pare nastanejo temperature nad 1000 stopinj in steklena cev svetilke ne prenese močne korozije. Šele po pojavu prosojne keramike z visoko-aluminijevim oksidom so postale visokotlačne-natrijeve žarnice praktično uporabne. Prozorno telo iz nano-aluminijevega oksida, izdelano iz polikristalnega neprozornega nano-aluminijevega oksida visoke -čistosti (VK-L100G, 99,999 %), se uporablja v ovojih-natrijevih sijalk z visokim{16}}svetlobnim izkoristkom, ki je dvakrat večji od svetlobne učinkovitosti živosrebrnih sijalk, s čimer odpira nov način za izboljšanje učinkovitosti osvetlitve.
Brusilna sredstva za poliranje
Zmesi za poliranje nano-aluminijevega oksida zahtevajo izjemno visoko čistost aluminijevega oksida visoke-čistosti, običajno 4N (99,99 %) ali več, medtem ko visoko{4}}natančno poliranje (kot je polprevodniški CMP) zahteva 5N (99,999 %) ali več. Nano-aluminijev oksid visoke-čistosti ima najstabilnejšo strukturo, najvišjo trdoto (Mohs 9), močno kemično inertnost in je netopen v vodi, kislinah in alkalijah. Primeren je za brušenje in grobo poliranje ultra-trdih podlag, kot sta safir in silicijev karbid, ter zagotavlja visoko stopnjo odstranitve.