고경도 투명 AlON(산질화알루미늄) 세라믹

전문가 제언

○ AlON(Aluminum Oxynitride, Al23O27N5), 즉 산질화알루미늄 투명 세라믹은 근자외선에서 적외선 중간 영역까지 높은 광 투과율(≥80%)을 유지하고, 다결정 상태에서도 광학적 등방성을 나타낸다. 단결정 사파이어에 버금가는 강도를 보이고 사파이어보다 훨씬 대면적 제품을 만들 수 있기 때문에 주로 적외선용 창과 렌즈, 센서 창, 레이저 장비, 투명방탄재 등 군사용으로 실용되고 있다. 최근에는 반도체 장비, 내열재, 투명디스플레이, 광전기장치 등 상업용으로도 이용이 확대되고 있다.

 

○ AlON 분말은 고상반응, 기상반응, 마이크로파반응, 탄소열환원과 질화(CRN: Carbothermal Reduction and Nitridation) 등의 방식으로 알루미나에 질소를 결합시키는 방법으로 합성한다. 그중 고순도의 균질한 분말의 제조에 적합한 CRN법에서는 Al2O3/C의 비율과 온도의 조절이 중요하다. AlON 투명 세라믹은 분말의 반응소결, 상압소결, HP, HIP 등의 방법으로 제조한다. 투명성을 해치는 요소들(결정립계, 기공, 제2상개재물 등)을 피하기 위해 고순도의 균질한 원료분말이 요구된다.

 

○ 현재 AlON 제품을 시판하고 있는 회사는 Surmet사뿐이다. 중간 파장영역(3~5㎛)에서 사파이어보다 투명도가 우수한 적외선 창과 0.5“ 구경의 철갑탄을 막을 수 있는 투명방탄재(1.6”t)를 제조하고 있다. 또 사파이어로는 불가능한 17“x30“의 대면적 제품의 제조에 성공하였다. 그러나 더 큰 면적의 제품을 만들기 위해서는 소결 시 수축 문제의 해결과 장비의 개선이 필요하다. 최근에는 AlON에 Mn2+, Mg2+, RE 등을 첨가하여 만든 인광체(phosphor)를 LED에 이용하는 연구가 진행되고 있다.

 

○ 국내에서는 2012년에 영남대 연구팀이 Al2O3와 AlN 분말의 반응소결에 의한 투명 AlON 세라믹의 제조법 특허(WO 2012118315 A3)를 획득하였고, 2014년에 크루셜텍이 스마트폰의 지문인식 모듈용 고경도 투명 세라믹을 개발하였다고 발표하였다. 그러나 후자는 전자신문이 AlON으로 추정하였을 뿐 확실하지는 않다. AlON 투명 세라믹은 고가의 투명 사파이어 대체재는 물론 LED 소재로도 주목받고 있으므로 앞으로 많은 연구가 기대된다.

저자

X. J. Liu, F. Chen, F. Zhang, H. L. Zhang, Z. Zhang, J. Wang, S. W. Wang, Z. R. Huang

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

39()

잡지명

International Journal of Refractory Metals and Hard Materials

과학기술
표준분류

재료

페이지

38~43

분석자

심*주

분석물

• 고경도 투명 AlON(산질화알루미늄) 세라믹.pdf [320,799 byte]

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