AIN氮化鋁陶瓷因具有高的熱導率(室溫下理論熱導率為319W/(mK)、低的介電常數(shù)(25℃為8.8MHz)、與Si相匹配的熱膨脹系數(shù)(20-400℃時為4.3×10-6/℃)、良好的絕緣性(25℃時電阻率大于1014Ω.cm)然而,AlN陶瓷屬于共價化合物,自擴散系數(shù)很小(小于10-13cm²/s),難于燒結(jié)致密,且雜質(zhì)等各種缺陷的存在對其熱導率亦有很大的損害。
導熱機理
在AIN氮化鋁陶瓷材料中,熱量是由晶格振動的格波來傳遞的。根據(jù)量子理論,晶格振動的能量是量子化的,這種量子化的能量被稱為聲子。格波在晶體中傳播時遇到的散射可被看作是聲子與質(zhì)點的碰撞,而理想晶體中的熱阻可歸結(jié)為聲子與聲子之間的碰撞,由此Debye首先引入聲子的概念來解釋陶瓷的熱傳導現(xiàn)象,并得出類似氣體熱傳導的公式:
式中:λ為陶瓷的熱導率,c為陶瓷的體積熱容,ν為聲子的平均速度,ι為聲子的均自由程