Effect of the Oxygen Impurity on the Sintering and the Thermal Conductivity of AlN Polycrystal

Abstract

AlNとAl2O3の混合粉末をホットプレスして得た27R及び21 R-pseudo-polytype及びスピネル型のoxynitrideの熱伝導率を測定し, それぞれ0.015, 0.013, 0.026cal/cm・s・K (300K) であった.アルミナを各種温度で還元・窒化した酸素含有量の異なるAlN粉末を用い, 酸素含有量並びにホットプレス条件の熱伝導性に及ぼす効果について検討した. 熱伝導性は不純物酸素量の増加によって著しく劣化するとともに, 焼結温度によっても影響される. AlN微粉末の表面は一般に非晶質の酸化物で覆われているが, 1200℃以上で非晶質層からコランダムが析出する. コランダムは1650℃以上ではAlNと反応してスピネル型のoxynitrideを生ずる. コランダムとoxynitrideの生成が焼結を促進する. 主として粒界に存在するoxynitrideは1900℃以上でAlNと反応してpseudopolytypeを生ずる. この際の急激な熱伝導性の変化は, 粒界にあった酸素が広くAlN粒子内に拡散していくことを示す.