AlN和Si3N4的氧分布.doc

摘要:氧含量与表面成分的纯氮化铝和氮化硅粉末是由SHS反应合成的,以及商业路线方面已经研究使用x射线光电子能谱(XPS)和热气体萃取技术。表面化学计量法是确定和讨论每个粉末的。SHS技术合成的氮化铝和氮化硅粉末受到溅射,以炮击稀有气体(Ar+)处理,以逐步消除最上面的图层。在颗粒表面和内部测量了氧含量的梯度分布。根据已被观察到的合成路线,在AlN和Si3N4粉末中氧分布的不同之处,#。关键词:氧分布;AlN和Si3N4粉末;化学和光谱学技术引言AlN和Si3N4陶瓷材料目前用于大量的工业和技术应用。这些材料是具有竞争力的候选者来代替更多由于其本身性能的传统材料;Si3N4具有良好的机械性能,而AlN材料具有高导热率。具体而言,氮化铝(AlN)是一个非常具有吸引力的基质应用于电子封装,由于其高的热导率(320W/mK),关闭金属的热导率[1,2],高电电阻率(1011-1014Ωcm)以及与半导体硅匹配的热膨胀系数(-×10-6/℃)。大部分氧含量存在于AlN颗粒中影响其热导率。此外,氧的化学计量与粉末表面混合,将影响作为衬底使用的AlN与用于制造电子设备传统使用的金属的粘合。另一方面,由于氮化硅(Si3N4)其高度共价键的力量使之有一系列内在的属性,比如:室内的机械强度、高温度[5,6] 、高韧性[7]和低期望值的热膨胀系数。自从金属部件的性能受到高温工作的限制时,这些属性与它的低密度使得Si3N4材料在金属已经被广泛使用的领域被鼓励使用。一般情况下,添加剂的一个重要的量(重量的10%),通常为氧化物,都需要促进烧结氮化硅。事实上,它突出的特性与Si3N4材料受该组合物的第二部分和最终显微组织的控制相关。这第二阶段的组成将取决于粉末表面的氧的存在以及用于烧结的添加剂的数量和类型。一些研究已经指出了氮化硅粉末的氧含量和最终材料的强度之间的关系。尽管良好的性能与AlN和Si3N4陶瓷材料使用有关,但一些问题必须在大量工业应用之前克服。其中一个主要的问题是使用这两种材料,AlN和Si3N4组件分别与金属和氧化铝衬底的成本相比较的高生产成本。自蔓延高温合成(SHS)使用从高放热反应获得的能量,并因此降低了在氮化铝和氮化硅粉末合成的成本[12,13]。然而,验证作为竞争路线的SHS技术,不仅取决于经济结果,还取决于使用这条路线所获得的产品的物理与化学特性。在本研究中,由SHS反应合成的AlN和Si3N4的粉末以及与商业上可用的粉末相比较,是为了阐明依赖合成路线的表面化学性质可能存在的差异。因此x射线光电子能谱(XPS)被选为来分析这些差异的最合适的技术。实验采用的粉末已经从不同来源获得。引用粉末是:AlN(级B)、和氮化硅(LC12-SX),(德国)。SHSEspanÄ已经制定由SHS技术合成的粉末,并将标记为AlN-SHS和Si3N4-SHS。据先前的工作报告,在所有粉末中除Si3N4-SHS之外,%。这展示了相对较高水平的Fe(%)。总氧含量的测量进行被用于商业的热气体提取设备(Leco,EF-400)。粉末特定的表面积是在液氮温度下测量的,采用BET方法(MonosorbMS-13)以及微粒的大小分布由激光