High-purity aluminiumoxid (HPA) avser aluminiumoxidpulvermaterial med en renhet på 99,99 % eller högre. På grund av dess utmärkta optiska, elektriska, termiska och mekaniska egenskaper har det blivit ett viktigt grundmaterial som stödjer utvecklingen av moderna högteknologiska industrier. Från LED-belysning och litiumbatteriseparatorer till halvledarskivor och hög-optiska komponenter, hög- aluminiumoxid av olika renhetsgrader spelar en oersättlig roll.
4N hög-aluminiumoxid
4N hög-aluminiumoxid (renhet Större än eller lika med 99,99 %, total föroreningshalt Mindre än eller lika med 100 ppm). De flesta av de färdiga aluminiumoxidprodukterna med hög-renhet som produceras av inhemska företag är koncentrerade till 4N-nivån och kan endast användas i medel-till-låg-tillämpningar, såsom integrerade kretssubstrat, LED-fosfor, polerande mikropulver och aluminiumoxidkeramik.
Sällsynta-jordfosforer
4N hög-aluminiumoxid används huvudsakligen i sällsynta-trikromatiska fosforer, ett vanligt använt självlysande material som spelar en viktig roll i belysning och visningsfält. Sällsynta-jordartsfosforer består av aktivatorer och en värdmatris; de förra är sällsynta-jordelement och de senare är oxider eller salter. Inom industrin är hög-temperaturfast-fassyntesmetoden den huvudsakliga produktionsprocessen för sällsynta-jordartsfosforer. För aluminat-baserade produkter krävs aluminiumoxid med hög-renhet.
Integrerade kretssubstrat
Substrat tillverkade av 99,99 % hög-renhet -Al₂O₃ har en stabil dielektricitetskonstant (10), extremt låg förlust (tanδ < 0,0002), hög värmeledningsförmåga (30 W/(m·K)) och isoleringsmotståndsspänning > 10 kV/mm. De används för substrat och hermetisk förpackning av hög-frekvent/hög-chips och kraftenheter, för att lösa problem med värmeavledning och elektrisk isolering. Till exempel använder Routao New Materials en kemisk metod för att syntetisera hög-ren nano-aluminiumoxidpulver med hög -fashalt, hög renhet, bra sintringsaktivitet, liten primär kristallitstorlek och smal partikelstorleksfördelning, med produktprestanda jämförbar med den hos världens ledande japanska pulverföretag med hög renhet{13}. I praktisk användning har tunna-filmkeramiska substrat framställda av detta pulver en densitet på 3,93 g/cm³ och en böjhållfasthet så hög som 700 MPa, helt jämförbar med den japanska Kyocera.
Aluminiumoxid för litiumbatteriseparatorer
Keramiska beläggningar för litiumbatteriseparatorer har strikta krav på renhet, partikelstorlek, morfologi, ytmodifiering och produktstabilitet, vilket kräver 4N5 eller högre renhet och ultrafin aluminiumoxid i nano-skala med hög-renhet. Under experimentell förberedelse måste processparametrar justeras för olika tillämpningsscenarier. För aluminiumoxid som används i litiumbatterier bör särskild uppmärksamhet ägnas åt partikelstorlekslikformighet och ytegenskaper. Till exempel har den batteri-specifika nano-aluminiumoxid CY-L30D som produceras av Zhejiang Jiupeng New Materials en partikelstorlek kontrollerad till 30 ± 5 nm och en renhet på 99,99 %; den här specifikationen kan effektivt förbättra batteriets energilagringsprestanda och säkerhetsprestanda.
Precisionskeramiska komponenter
Aluminiumoxidkeramiska komponenter uppfyller kraven på styrka, precision, elektriska egenskaper och korrosionsbeständighet för wafertillverkning under speciella fysiska miljöer som vakuum och hög temperatur, och spelar en mycket viktig roll i wafertillverkningsprocessen. När tillverkningsprocesser för integrerade kretsar går mot 3 nm och mer avancerade noder, fortsätter kraven för aluminiumoxidkeramiska komponenter att uppgraderas, och 4N (Större än eller lika med 99,99 %) eller högre ultra-aluminiumoxid med hög-renhet har blivit standard för etsnings-komponenter. Om man tar ESC-stödringen som ett exempel, efter att ha dragit slutsatsen från kravet på produktens renhet, behöver renheten hos aluminiumoxidpulvret som används vanligtvis nå över 99,95 %.
5N hög-aluminiumoxid
Safirsubstrat för lysdioder
Enkristaller av safir, på grund av sin unika kristallstruktur, utmärkta optiska egenskaper och starka mekaniska och kemiska stabilitet, har använts i stor utsträckning som idealiska substratmaterial i storskaliga integrerade kretsar och supraledande nanostrukturerade filmer, och deras pris är också lägre än SiN-substrat. Sedan 1990-talet har LED-belysning i allt högre grad antagits som en kall ljuskälla, och safir har använts i stor utsträckning som substratmaterial.
Hög-aluminiumoxid som används för att framställa safir måste ha hög renhet och fukthalten i råmaterialet måste vara mycket låg. När den smälts vid temperaturer över 2000 grader kan närvaron av vatten orsaka oxidation av molybdendegeln. Till exempel är det 5N polykristallina aluminiumoxidmaterialet med hög -renhet som produceras av Taiyate (Ningxia) New Material Technology Co., Ltd. det enda råmaterialet för tillväxt av safirkristaller. Dess höga renhet säkerställer att de slutliga safirkristallerna har utmärkt ljusgenomsläpplighet, hög hårdhet (Mohs hårdhet upp till 9, näst efter diamant) och god kemisk stabilitet.
Nästa-Generations batterimaterial
Forskning av Jinghuang Technology visar att 5N (99,999 %) aluminiumoxid är lämplig för hög-spänning (större än eller lika med 4,5 V) eller långa-katoder (som nickel-rik NCM811) och fast-elektrolytmodifiering. Högre renhet kan minska gränsytans sidoreaktioner och förbättra hög-temperaturstabilitet; till exempel kan -Al₂O₃ uppnå en kapacitetsretention på 85,1 % efter 100 cykler vid 45 grader .
I hög-teknologiska industrier som solid-batterier är renhetskraven för aluminiumoxid högre och strängare, och kräver högre än eller lika med 99,995 % renhet för att minska gränssnittsimpedansen, medan partikelstorleken måste kontrolleras på submikronnivå (0,1–1 μm) för att förbättra jonisk konduktivitet.
Transparent keramik
Aluminiumoxid med hög-renhet är ett viktigt genomskinligt keramiskt material, och en av dess användningsområden är tillverkning av högtrycksnatriumlamprör. Hög-natriumlampor är elektriska ljuskällor med mycket hög ljuseffektivitet. Vid urladdning av natriumånga genereras temperaturer över 1000 grader, och lampröret i glas klarar inte den starka korrosionen. Först efter tillkomsten av hög-genomskinlig aluminiumoxidkeramik blev högtrycksnatriumlampor praktiskt användbara. Den genomskinliga kroppen av nano-aluminiumoxid bildad av polykristallin ogenomskinlig nano-aluminiumoxid med hög-renhet (VK-L100G, 99,999 %) används i hög-högtrycksnatriumlampa, med ljuseffektivitet dubbelt så mycket bättre som ljuseffektivitet för att förbättra ljuseffektiviteten dubbelt så mycket.
Slipmedel för polering
Nano-poleringsslam av aluminiumoxid kräver extremt hög renhet av aluminiumoxid med hög -renhet, vanligtvis 4N (99,99 %) eller högre, medan hög-precisionspolering (som halvledar-CMP) kräver 5N (99,999 %) eller högre. Hög-nano-aluminiumoxid har den mest stabila strukturen, den högsta hårdheten (Mohs 9), stark kemisk inerthet och är olöslig i vatten, syror och alkalier. Den är lämplig för slipning och grovpolering av ultra-hårda underlag som safir och kiselkarbid, vilket ger en hög avverkningshastighet.