はじめに窒化アルミニウムの熱伝導率

窒化アルミニウム（ALN）には、高強度、高容量抵抗率、高断熱性耐電圧、熱膨張係数、シリコンとの良好なマッチングなどの特性があります。セラミック基板の分野では、近年火がついているセラミックシートと包装材料があり、そのパフォーマンスはアルミナのパフォーマンスをはるかに超えています。

窒化アルミニウムの重要な特性の中で、最も重要なのはHIG熱伝導率です。窒化アルミニウムの熱伝導性メカニズムに関して、多くの研究が国内外で行われ、比較的完全な理論システムが形成されました。主なメカニズムは、格子を介した振動、つまり格子波や熱波の助けを借りて熱の移動です。量子力学の結果は、格子波は粒子、フォノンの動きとして処理できることを示しています。熱波には波粒子の二重性もあります。熱を運ぶフォノンは、構造ラジカル（原子、イオン、または分子）間の相互に制限的で協調的な振動を介して熱を伝達します。結晶が完全に理想的な構造を持つイナストマーである場合、干渉と散乱なしに結晶の熱い端によって熱をコールド接合部に自由に伝染させることができ、熱伝導率は非常に高い値に達することがあります。その熱伝導率は、主に、フォノン自体による結晶欠陥とフォノン散乱によって制御されます。

理論的には、ALNの熱伝導率は320W・M-1・k-1に達する可能性がありますが、ALNの不純物と欠陥により、窒化アルミニウムセラミック基質の熱伝導率は200W・M-1・K-1未満です。これは主に、結晶内の構造的プリミティブが完全に厳格な均一な分布を持つことができず、常にまばらで密な異なる領域があるという事実に起因しているため、現在のキャリーフォノンは常に乱れ、繁殖中に散らばります。