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：熱導率高、介電常數低、電絕緣性高、無毒、熱膨脹系數與Si相匹配等。因此，它被認為是新一代基板材料的最佳選擇，受到了廣泛關注。
　　本文以制備高相對密度和電性能可控的AlN陶瓷為目標，分析探討了利用放電等離子燒結工藝制備純氮化鋁以及添加稀土金屬氧化物Y2O3、Sm2O3作為AlN燒結助劑的燒結致密化過程，實驗發(fā)現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，在燒結過程中形成液相從而促進燒結，制備出了致密約為98.6％的AlN復合陶瓷，并且添加Sm2O3可以顯著改善AlN的電性能。進一步研究發(fā)現，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％附近出現了最低點，對應電阻率為1.33×1010Ω·cm。以Sm2O3作為燒結助劑、引入高導電相氮化鈦作為電性能調節(jié)劑，氮化鋁基

3、復合陶瓷的電阻率隨氮化鈦含量的增加呈現出導電滲流變化規(guī)律，滲流閾值約為12.5vol％，對應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作為氮化鋁的燒結助劑，在促進致密化、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，添加氧化釤作燒結助劑、引入氮化鈦可以制備電阻率低于1010Ω·cm的