L'alumine de haute-pureté (HPA) fait référence à des matériaux en poudre d'alumine d'une pureté de 99,99 % ou plus. En raison de ses excellentes propriétés optiques, électriques, thermiques et mécaniques, il est devenu un matériau de base clé soutenant le développement des industries de haute technologie-modernes. De l'éclairage LED aux séparateurs de batteries au lithium, en passant par les plaquettes semi-conductrices et les composants optiques haut de gamme, l'alumine de haute pureté-de différents degrés de pureté joue un rôle irremplaçable.
Alumine 4N de haute-pureté
Alumine 4N de haute-pureté (pureté supérieure ou égale à 99,99 %, teneur totale en impuretés inférieure ou égale à 100 ppm). La plupart des produits finis en alumine de haute pureté fabriqués par les entreprises nationales sont concentrés au niveau 4N et ne peuvent être utilisés que dans des applications de milieu-à-bas de gamme-, telles que les substrats de circuits intégrés, les phosphores LED, les micropoudres de polissage et les céramiques d'alumine.
Phosphores terrestres rares
L'alumine 4N de haute-pureté est principalement utilisée dans les phosphores trichromatiques de terres rares-, un matériau luminescent couramment utilisé qui joue un rôle important dans les domaines de l'éclairage et de l'affichage. Les phosphores des terres rares-sont composés d'activateurs et d'une matrice hôte ; les premiers sont des éléments de terres rares- et les seconds sont des oxydes ou des sels. Dans l'industrie, la méthode de synthèse en phase solide-à haute température-est le principal processus de production des phosphores de terres rares-. Pour les produits à base d'aluminate-, une alumine de haute-pureté est requise.
Substrats de circuits intégrés
Les substrats constitués de -Al₂O₃ de haute pureté à 99,99 % ont une constante diélectrique stable (10), des pertes extrêmement faibles (tanδ < 0,0002), une conductivité thermique élevée (30 W/(m·K)) et une tension de tenue d'isolation > 10 kV/mm. Ils sont utilisés pour les substrats et l'emballage hermétique de puces et de dispositifs d'alimentation à haute -fréquence/haute-vitesse, résolvant ainsi les problèmes de dissipation thermique et d'isolation électrique. Par exemple, Routao New Materials utilise une méthode chimique pour synthétiser de la poudre de nano-alumine de haute -pureté avec une teneur élevée en -phases, une haute pureté, une bonne activité de frittage, une petite taille de cristallite primaire et une distribution granulométrique étroite, avec des performances de produit comparables à celles des principales sociétés japonaises mondiales de poudre d'alumine de haute pureté-. En pratique, les substrats céramiques en couches minces préparés à partir de cette poudre ont une densité de 3,93 g/cm³ et une résistance à la flexion pouvant atteindre 700 MPa, tout à fait comparables à celles du Kyocera japonais.
Alumine pour séparateurs de batteries au lithium
Les revêtements céramiques des séparateurs de batteries au lithium ont des exigences strictes en matière de pureté, de taille des particules, de morphologie, de modification de surface et de stabilité du produit, nécessitant une pureté 4N5 ou supérieure et de l'alumine ultrafine de haute pureté à l'échelle nano-de haute-. Lors de la préparation expérimentale, les paramètres du processus doivent être ajustés pour différents scénarios d'application. Pour l’alumine utilisée dans les batteries au lithium, une attention particulière doit être portée à l’uniformité de la taille des particules et aux caractéristiques de surface. Par exemple, la -nano-alumine CY-L30D spécifique à la batterie produite par Zhejiang Jiupeng New Materials a une taille de particule contrôlée à 30 ± 5 nm et une pureté de 99,99 % ; cette spécification peut améliorer efficacement les performances de stockage d'énergie de la batterie et les performances de sécurité.
Composants en céramique de précision
Les composants en céramique d'alumine répondent aux exigences de résistance, de précision, de propriétés électriques et de résistance à la corrosion de la fabrication de plaquettes dans des environnements physiques spéciaux tels que le vide et les températures élevées, et jouent un rôle très important dans le processus de fabrication des plaquettes. À mesure que les processus de fabrication de circuits intégrés progressent vers des nœuds de 3 nm et plus avancés, les exigences relatives aux composants en céramique d'alumine continuent de s'améliorer, et l'alumine 4N (supérieure ou égale à 99,99 %) ou supérieure à ultra-haute-alumine est devenue la norme pour la gravure des composants de qualité-. En prenant l'anneau de support ESC comme exemple, après avoir déduit de l'exigence de pureté du produit, la pureté de la poudre d'alumine utilisée doit généralement atteindre plus de 99,95 %.
Alumine 5N de haute-pureté
Substrats Saphir pour LED
Les monocristaux de saphir, en raison de leur structure cristalline unique, de leurs excellentes propriétés optiques et de leur forte stabilité mécanique et chimique, ont été largement utilisés comme matériaux de substrat idéaux dans les circuits intégrés-à grande échelle et les films nanostructurés supraconducteurs, et leur prix est également inférieur à celui des substrats SiN. Depuis les années 1990, l’éclairage LED est de plus en plus adopté comme source de lumière froide et le saphir est largement utilisé comme matériau de substrat.
L'alumine de haute-pureté utilisée pour préparer le saphir doit avoir une pureté élevée et la teneur en humidité de la matière première doit être très faible. Lorsqu'il est fondu à des températures supérieures à 2000 degrés, la présence d'eau peut provoquer une oxydation du creuset en molybdène. Par exemple, le matériau polycristallin d'alumine de haute pureté 5N produit par Taiyate (Ningxia) New Material Technology Co., Ltd. est la seule matière première pour la croissance du cristal de saphir. Sa grande pureté garantit aux glaces saphir finales une excellente transmission de la lumière, une dureté élevée (dureté Mohs jusqu'à 9, juste derrière le diamant) et une bonne stabilité chimique.
Matériaux de batterie de nouvelle-génération
Les recherches menées par Jinghuang Technology indiquent que l'alumine 5N (99,999 %) convient aux cathodes à haute -tension (supérieure ou égale à 4,5 V) ou à cycle long- (telles que le NCM811 riche en nickel-) et à la modification d'électrolyte à l'état solide-. Une pureté plus élevée peut réduire les réactions secondaires interfaciales et améliorer la stabilité à haute température ; par exemple, -Al₂O₃ peut atteindre une rétention de capacité de 85,1 % après 100 cycles à 45 degrés.
Dans les industries de haute technologie telles que les batteries à semi-conducteurs, les exigences de pureté pour l'alumine sont plus élevées et plus strictes, exigeant une pureté supérieure ou égale à 99,995 % pour réduire l'impédance interfaciale, tandis que la taille des particules doit être contrôlée au niveau submicronique (0,1 à 1 μm) pour améliorer la conductivité ionique.
Céramique Transparente
L'alumine de haute-pureté est un matériau céramique transparent important, et l'une de ses utilisations est la fabrication de tubes de lampes au sodium à haute-pression. Les lampes au sodium haute-pression sont des sources lumineuses électriques à très haute efficacité lumineuse. Lors de la décharge de vapeur de sodium, des températures supérieures à 1 000 degrés sont générées et le tube de la lampe en verre ne peut pas résister à la forte corrosion. Ce n'est qu'après l'avènement des céramiques transparentes à base d'alumine de haute-que les lampes au sodium à haute-pression sont devenues pratiquement applicables. Le corps transparent en nano-alumine formé à partir de nano-alumine polycristalline opaque de haute pureté-(VK-L100G, 99,999 %) est utilisé dans les enveloppes de lampes au sodium à haute-pression, avec une efficacité lumineuse deux fois supérieure à celle des lampes au mercure, ouvrant ainsi une nouvelle façon d'améliorer l'efficacité de l'éclairage.
Abrasifs de polissage
Les boues de polissage de nano-alumine nécessitent une pureté extrêmement élevée d'alumine de haute-pureté, généralement 4N (99,99 %) ou plus, tandis que le polissage de précision haut de gamme-(tel que le CMP des semi-conducteurs) nécessite 5N (99,999 %) ou plus. La nano-alumine-de haute pureté-a la structure la plus stable, la dureté la plus élevée (Mohs 9), une forte inertie chimique et est insoluble dans l'eau, les acides et les alcalis. Il convient au meulage et au polissage grossier de substrats ultra-durs tels que le saphir et le carbure de silicium, offrant un taux d'enlèvement élevé.