High-purity alumina (HPA) refererer til aluminiumoxidpulvermaterialer med en renhed på 99,99 % eller højere. På grund af dets fremragende optiske, elektriske, termiske og mekaniske egenskaber er det blevet et vigtigt grundmateriale, der understøtter udviklingen af moderne højteknologiske industrier. Fra LED-belysning og lithiumbatteriseparatorer til halvlederwafere og optiske komponenter af høj- ende, spiller høj-renhedsgrad aluminiumoxid af forskellige renhedsgrader en uerstattelig rolle.
4N aluminiumoxid med høj-renhed
4N aluminiumoxid med høj-renhed (renhed Større end eller lig med 99,99 %, samlet urenhedsindhold Mindre end eller lig med 100 ppm). De fleste af de færdige aluminiumoxidprodukter med høj-renhed, der produceres af indenlandske virksomheder, er koncentreret på 4N-niveau og kan kun bruges i mellem- og-lave-applikationer, såsom integrerede kredsløbssubstrater, LED-fosfor, polerende mikropulvere og aluminiumoxidkeramik.
Sjældne-jordfosfor
4N aluminiumoxid med høj-renhed bruges hovedsageligt i sjældne-jordiske trikromatiske phosphorstoffer, et almindeligt anvendt selvlysende materiale, der spiller en vigtig rolle i belysnings- og visningsfelter. Sjældne-phosphorstoffer er sammensat af aktivatorer og en værtsmatrix; førstnævnte er sjældne-jordiske grundstoffer, og sidstnævnte er oxider eller salte. I industrien er høj-temperaturfastfasesyntesemetoden-den vigtigste produktionsproces for sjældne-jordarters fosfor. For aluminat-baserede produkter kræves aluminiumoxid med høj-renhed.
Integrerede kredsløbssubstrater
Substrater lavet af 99,99 % høj-renhed -Al₂O₃ har en stabil dielektricitetskonstant (10), ekstremt lavt tab (tanδ < 0,0002), høj varmeledningsevne (30 W/(m·K)) og isoleringsmodstandsspænding > 10 kV/mm. De bruges til substrater og hermetisk emballering af høj-frekvente/høj-chips og strømenheder, der løser problemer med varmeafledning og elektrisk isolation. F.eks. bruger Routao New Materials en kemisk metode til at syntetisere høj-nano-aluminiumoxidpulver med højt -faseindhold, høj renhed, god sintringsaktivitet, lille primær krystallitstørrelse og snæver partikelstørrelsesfordeling, med en produktydelse, der kan sammenlignes med den fra verdens førende japanske pulvervirksomheder med høj renhed{14ina. I praktisk brug har tynde-film keramiske substrater, der er fremstillet af dette pulver, en densitet på 3,93 g/cm³ og en bøjningsstyrke så høj som 700 MPa, fuldstændig sammenlignelig med Japans Kyocera.
Alumina til lithium batteriseparatorer
Lithium batteri separator keramiske belægninger har strenge krav til renhed, partikelstørrelse, morfologi, overflademodifikation og produktstabilitet, hvilket kræver 4N5 eller højere renhed og nano-skala høj-renhed ultrafint aluminiumoxid. Under eksperimentel forberedelse skal procesparametre justeres til forskellige anvendelsesscenarier. For aluminiumoxid, der anvendes i lithiumbatterier, skal der lægges særlig vægt på partikelstørrelsesensartethed og overfladeegenskaber. For eksempel har det batteri-specifikke nano-aluminiumoxid CY-L30D produceret af Zhejiang Jiupeng New Materials en partikelstørrelse kontrolleret til 30 ± 5 nm og en renhed på 99,99 %; denne specifikation kan effektivt forbedre batteriets energilagringsydelse og sikkerhedsydelse.
Præcisions keramiske komponenter
Aluminiumoxid keramiske komponenter opfylder kravene til styrke, præcision, elektriske egenskaber og korrosionsbestandighed for waferfremstilling under særlige fysiske miljøer såsom vakuum og høj temperatur, og spiller en meget vigtig rolle i waferfremstillingsprocessen. Efterhånden som integrerede kredsløbsfremstillingsprocesser udvikler sig mod 3 nm og mere avancerede noder, fortsætter kravene til keramiske aluminiumoxidkomponenter med at opgradere, og 4N (Større end eller lig med 99,99%) eller højere ultra-aluminiumoxid med høj-renhed er blevet standard for ætsnings-komponenter. Hvis man tager ESC-støtteringen som et eksempel, skal renheden af det anvendte aluminiumoxidpulver normalt nå over 99,95 % efter at have udledt produktets renhedskrav.
5N aluminiumoxid med høj-renhed
Safirsubstrater til LED'er
Safir-enkeltkrystaller er på grund af deres unikke krystalstruktur, fremragende optiske egenskaber og stærke mekaniske og kemiske stabilitet blevet meget brugt som ideelle substratmaterialer i integrerede kredsløb i stor skala og superledende nanostrukturerede film, og deres pris er også lavere end SiN-substrater. Siden 1990'erne er LED-belysning i stigende grad blevet brugt som en kold lyskilde, og safir er blevet meget brugt som et substratmateriale.
Aluminiumoxid med høj-renhed, der bruges til fremstilling af safir, skal have høj renhed, og fugtindholdet i råmaterialet skal være meget lavt. Når det smeltes ved temperaturer over 2000 grader, kan tilstedeværelsen af vand forårsage oxidation af molybdændigelen. For eksempel er det 5N polykrystallinske aluminiumoxidmateriale med høj-renhed produceret af Taiyate (Ningxia) New Material Technology Co., Ltd. det eneste råmateriale til vækst af safirkrystaller. Dens høje renhed sikrer, at de endelige safirkrystaller har fremragende lystransmission, høj hårdhed (Mohs hårdhed op til 9, næst efter diamant) og god kemisk stabilitet.
Næste-Generations batterimaterialer
Forskning foretaget af Jinghuang Technology viser, at 5N (99,999%) aluminiumoxid er velegnet til høj-spænding (Større end eller lig med 4,5 V) eller lang-cyklus katoder (såsom nikkel-rig NCM811) og fast-elektrolytmodifikation. Højere renhed kan reducere grænsefladereaktioner og forbedre høj-temperaturstabilitet; for eksempel kan -Al₂O₃ opnå en kapacitetsbevarelse på 85,1 % efter 100 cyklusser ved 45 grader .
I høj-teknologiske industrier som f.eks. solid-batterier er renhedskravene for aluminiumoxid højere og strengere, hvilket kræver større end eller lig med 99,995 % renhed for at reducere grænsefladeimpedansen, mens partikelstørrelsen skal kontrolleres på submikronniveau (0,1-1 μm) for at forbedre ionisk ledningsevne.
Gennemsigtig keramik
Aluminiumoxid med høj-renhed er et vigtigt gennemsigtigt keramisk materiale, og en af dets anvendelser er fremstilling af-højtryksnatriumlamperør. Høj-natriumlamper er elektriske lyskilder med meget høj lyseffektivitet. Under natriumdampudledning genereres temperaturer over 1000 grader, og glaslamperøret kan ikke modstå den stærke korrosion. Først efter fremkomsten af høj-gennemsigtig aluminiumoxidkeramik blev højtryksnatriumlamper praktisk anvendelige. Den gennemsigtige krop af nano-aluminiumoxid, der er dannet af polykrystallinsk uigennemsigtig høj-renhed nano-aluminiumoxid (VK-L100G, 99,999%), bruges i højtryksnatriumlampekonvolutter, med lyseffektiviteten dobbelt så stor som lyseffektiviteten, hvilket forbedrer lyseffektiviteten to gange så meget.
Slibemidler til polering
Nano-aluminiumoxidpoleringsslam kræver ekstrem høj renhed af høj-renhed aluminiumoxid, typisk 4N (99,99 %) eller derover, mens høj-præcisionspolering (såsom halvleder CMP) kræver 5N (99,999 %) eller derover. Høj-nano-aluminiumoxid har den mest stabile struktur, den højeste hårdhed (Mohs 9), stærk kemisk inerthed og er uopløselig i vand, syrer og baser. Den er velegnet til slibning og grovpolering af ultra-hårde underlag såsom safir og siliciumcarbid, hvilket giver en høj fjernelseshastighed.