AlN陶瓷SPS致密化及其電性能研究.pdf

1、AlN陶瓷作為新一代功能陶瓷材料的代表，有著其他陶瓷材料無法比擬的優(yōu)良特性：熱導(dǎo)率高、介電常數(shù)低、電絕緣性高、無毒、熱膨脹系數(shù)與Si相匹配等。因此，它被認(rèn)為是新一代基板材料的最佳選擇，受到了廣泛關(guān)注。
　　本文以制備高相對密度和電性能可控的AlN陶瓷為目標(biāo)，分析探討了利用放電等離子燒結(jié)工藝制備純氮化鋁以及添加稀土金屬氧化物Y2O3、Sm2O3作為AlN燒結(jié)助劑的燒結(jié)致密化過程，實驗發(fā)現(xiàn)SPS方法下添加稀土金屬氧化物可以形成低熔點的

2、稀土金屬鋁酸鹽，在燒結(jié)過程中形成液相從而促進(jìn)燒結(jié)，制備出了致密約為98.6％的AlN復(fù)合陶瓷，并且添加Sm2O3可以顯著改善AlN的電性能。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，延長保溫時間（至40min）、控制稀土金屬Sm2O3的添加量為1wt％-5wt％制備的AlN陶瓷接近完全致密，其電阻率隨著Sm2O3的添加量的變化在3wt％附近出現(xiàn)了最低點，對應(yīng)電阻率為1.33×1010Ω·cm。以Sm2O3作為燒結(jié)助劑、引入高導(dǎo)電相氮化鈦作為電性能調(diào)節(jié)劑，氮化鋁基

3、復(fù)合陶瓷的電阻率隨氮化鈦含量的增加呈現(xiàn)出導(dǎo)電滲流變化規(guī)律，滲流閾值約為12.5vol％，對應(yīng)氮化鋁陶瓷的相對密度為96.3％，電阻率約為5×109Ω·cm。
　　綜上所述，通過在SPS工藝下保溫40min，添加2-4wt％Sm2O3作為氮化鋁的燒結(jié)助劑，在促進(jìn)致密化、提高相對密度的同時顯著降低了AlN陶瓷的電阻率（1.33×1010Ω·cm）；通過保溫10min，添加氧化釤作燒結(jié)助劑、引入氮化鈦可以制備電阻率低于1010Ω·cm的