Korkean-puhtauden alumiinioksidi (HPA) tarkoittaa alumiinioksidijauhemateriaaleja, joiden puhtaus on 99,99 % tai korkeampi. Erinomaisten optisten, sähköisten, lämpö- ja mekaanisten ominaisuuksiensa ansiosta siitä on tullut keskeinen perusmateriaali, joka tukee nykyaikaisen korkean teknologian-teollisuuden kehitystä. LED-valaistuksesta ja litiumparistonerottimesta puolijohdekiekoihin ja korkealuokkaisiin-optisiin komponentteihin, eri puhtausasteikon korkean-puhtausluokan alumiinioksidilla on korvaamaton rooli.
4N korkea-puhtaus alumiinioksidi
4N korkean -puhtauden alumiinioksidi (puhtaus suurempi tai yhtä suuri kuin 99,99 %, kokonaisepäpuhtauspitoisuus enintään 100 ppm). Suurin osa kotimaisten yritysten valmistamista erittäin -puhtaista alumiinioksidin lopputuotteista on keskittynyt 4N-tasolle, ja niitä voidaan käyttää vain keski--matalassa-sovelluksissa, kuten integroitujen piirien substraateissa, LED-loisteaineissa, kiillotusmikrojauheissa ja alumiinioksidikeramiikassa.
Harvinaiset-Maan fosforit
4N erittäin puhdasta-alumiinioksidia käytetään pääasiassa harvinaisissa-maan kolmikromaattisissa loisteaineissa, yleisesti käytetyssä luminoivassa materiaalissa, jolla on tärkeä rooli valaistuksessa ja näyttökentissä. Harvinaiset-maan loisteaineet koostuvat aktivaattoreista ja isäntämatriisista; ensimmäiset ovat harvinaisia{5}}maa-alkuaineita ja jälkimmäiset oksideja tai suoloja. Teollisuudessa korkean lämpötilan-kiintoainefaasisynteesimenetelmä{8}} on harvinaisten maametallien loisteaineiden tärkein tuotantoprosessi. Aluminaatti{11}}pohjaisille tuotteille vaaditaan erittäin{12}}puhtaus alumiinioksidia.
Integroitujen piirien alustat
99,99 % korkean -puhtauden -Al₂O3:sta valmistetuilla alustoilla on vakaa dielektrisyysvakio (10), erittäin pieni häviö (tanδ < 0,0002), korkea lämmönjohtavuus (30 W/(m·K)) ja eristyksen kestojännite > 10 kV/mm. Niitä käytetään korkean -taajuisten/nopeiden-sirujen ja teholaitteiden substraatteihin ja hermeettiseen pakkaamiseen, mikä ratkaisee lämmönpoisto- ja sähköeristysongelmia. Esimerkiksi Routao New Materials käyttää kemiallista menetelmää korkean -puhtausluokan nano-alumiinioksidijauheen syntetisoimiseen, jolla on korkea -faasipitoisuus, korkea puhtaus, hyvä sintrausaktiivisuus, pieni primäärikristallikoko ja kapea hiukkaskokojakautuma. Tuotteen suorituskyky on verrattavissa maailman johtavien japanilaisten jauheyritysten suorituskykyyn. Käytännössä tästä jauheesta valmistettujen ohut{16}}kalvokeraamisten substraattien tiheys on 3,93 g/cm³ ja taivutuslujuus jopa 700 MPa, mikä on täysin verrattavissa Japanin Kyoceran vastaaviin.
Alumiinioksidi litiumakkujen erottimiin
Litiumparistonerottimen keraamisilla pinnoitteilla on tiukat vaatimukset puhtaudelle, hiukkaskoolle, morfologialle, pinnan modifikaatioille ja tuotteen stabiiliudelle. Ne edellyttävät vähintään 4N5-puhtautta ja nano-mittakaavassa korkean-puhtauden ultrahienoa alumiinioksidia. Kokeellisen valmistelun aikana prosessiparametreja on säädettävä eri sovellusskenaarioita varten. Litiumakuissa käytettävän alumiinioksidin osalta on kiinnitettävä erityistä huomiota hiukkaskoon tasaisuuteen ja pintaominaisuuksiin. Esimerkiksi Zhejiang Jiupeng New Materialsin valmistaman akku-nano-alumiinioksidin CY-L30D:n hiukkaskoko on 30 ± 5 nm ja puhtaus 99,99 %; tämä eritelmä voi tehokkaasti parantaa akun energian varastointia ja turvallisuutta.
Tarkkuuskeraamiset komponentit
Alumiinioksidikeraamiset komponentit täyttävät kiekkojen valmistuksen lujuus-, tarkkuus-, sähköominaisuudet ja korroosionkestävyysvaatimukset erityisissä fysikaalisissa ympäristöissä, kuten tyhjiössä ja korkeassa lämpötilassa, ja niillä on erittäin tärkeä rooli kiekkojen valmistusprosessissa. Kun integroitujen piirien valmistusprosessit etenevät kohti 3 nm:n ja edistyneempiä solmuja, alumiinioksidikeraamikomponenttien vaatimukset kasvavat jatkuvasti, ja 4N (suurempi tai yhtä suuri kuin 99,99 %) tai korkeammasta ultra-korkean-puhtausasteen alumiinioksidista on tullut standardi etsaus{6}}laatuisille komponenteille. Esimerkkinä ESC-tukirenkaasta, tuotteen puhtausvaatimuksen perusteella käytetyn alumiinioksidijauheen puhtauden tulee yleensä olla yli 99,95 %.
5N korkean-puhtauden alumiinioksidi
Sapphire substraatit LEDeille
Ainutlaatuisen kiderakenteensa, erinomaisten optisten ominaisuuksiensa sekä vahvan mekaanisen ja kemiallisen stabiiliutensa ansiosta safiiriyksittäisiä kiteitä on käytetty laajalti ihanteellisina substraattimateriaaleina suuren -mittakaavan integroiduissa piireissä ja suprajohtavissa nanorakenteisissa kalvoissa, ja niiden hinta on myös SiN-substraattien hintaa alhaisempi. 1990-luvulta lähtien LED-valaistusta on käytetty yhä enemmän kylmänä valonlähteenä, ja safiiria on käytetty laajalti substraattimateriaalina.
Safiirin valmistukseen käytettävän -puhtauden alumiinioksidin on oltava erittäin puhdasta ja raaka-aineen kosteuspitoisuuden on oltava hyvin alhainen. Kun sulatetaan yli 2000 asteen lämpötiloissa, veden läsnäolo voi aiheuttaa molybdeeniupokkaan hapettumista. Esimerkiksi Taiyate (Ningxia) New Material Technology Co., Ltd.:n valmistama 5N korkean -puhtaus alumiinioksidin monikiteinen materiaali on safiirikiteiden kasvun ainoa raaka-aine. Sen korkea puhtaus varmistaa, että lopullisilla safiirikiteillä on erinomainen valonläpäisevyys, korkea kovuus (Mohsin kovuus jopa 9, toiseksi vain timantti) ja hyvä kemiallinen stabiilisuus.
Seuraavan-sukupolven akkumateriaalit
Jinghuang Technologyn tutkimus osoittaa, että 5N (99,999 %) alumiinioksidi soveltuu korkean -jännitteen (suurempi tai yhtä suuri kuin 4,5 V) tai pitkäkestoisille katodeille (kuten nikkeli-rikas NCM811) ja kiinteän olomuodon elektrolyytin modifiointiin. Korkeampi puhtaus voi vähentää rajapintojen sivureaktioita ja parantaa korkeiden lämpötilojen vakautta; esimerkiksi -Al₂O3 voi saavuttaa 85,1 %:n kapasiteetin säilymisen 100 syklin jälkeen 45 asteessa.
Korkean-teknologian aloilla, kuten solid-state-akuissa, alumiinioksidin puhtausvaatimukset ovat korkeammat ja tiukemmat, ja niiden puhtaus on suurempi tai yhtä suuri kuin 99,995 % rajapinnan impedanssin vähentämiseksi, kun taas hiukkaskokoa on säädettävä submikronitasolla (0,1–1 μm ioninjohtavuuden parantamiseksi).
Läpinäkyvä keramiikka
Erittäin-puhtaus alumiinioksidi on tärkeä läpinäkyvä keraaminen materiaali, ja yksi sen käyttötarkoituksista on korkeapaineisten-natriumlamppuputkien valmistus. Korkeapaineiset natriumlamput- ovat sähköisiä valonlähteitä, joilla on erittäin korkea valotehokkuus. Natriumhöyrypurkauksen aikana syntyy yli 1000 asteen lämpötiloja, eikä lasilamppuputki kestä voimakasta korroosiota. Vasta korkean -puhtauden alumiinioksidin läpinäkyvän keramiikan tultua käyttöön korkeapaineiset-natriumlamput tulivat käytännössä käyttökelpoisiksi. Nano-alumiinioksidin läpinäkyvää runkoa, joka on muodostettu monikiteisestä läpinäkymättömästä korkean -puhtausluokan nano-alumiinioksidista (VK-L100G, 99,999 %), käytetään korkeapaineisissa natriumlamppujen kuorissa, jolloin valotehokkuus paranee kaksi kertaa elohopeaa verrattuna.
Kiillotushiomaaineet
Nano-alumiinioksidin kiillotuslietteet vaativat erittäin korkean puhtauden korkean-alumiinioksidin, tyypillisesti 4N (99,99 %) tai enemmän, kun taas huippuluokan tarkkuuskiillotus (kuten puolijohde-CMP) vaatii 5 N (99,999 %) tai enemmän. Korkean-puhtausluokan nano-alumiinioksidilla on vakain rakenne, korkein kovuus (Mohs 9), vahva kemiallinen inertti, ja se on liukenematon veteen, happoihin ja emäksiin. Se soveltuu erittäin kovien alustojen, kuten safiirin ja piikarbidin, hiontaan ja karkeaan kiillotukseen ja tarjoaa korkean poistonopeuden.