高純度アルミナ (HPA) とは、純度 99.99% 以上のアルミナ粉末材料を指します。優れた光学的、電気的、熱的、機械的特性により、現代のハイテク産業の発展を支える重要な基礎素材となっています。- LED 照明やリチウム電池セパレーターから半導体ウェーハやハイエンド光学部品に至るまで、さまざまな純度グレードの高純度アルミナは、かけがえのない役割を果たしています。-
4N 高純度アルミナ-
4N 高純度アルミナ (純度 99.99% 以上、不純物総含有量 100 ppm 以下)。国内企業が製造する高純度アルミナ最終製品のほとんどは 4N レベルに集中しており、集積回路基板、LED 蛍光体、研磨微粉末、アルミナ セラミックなどの中-から-ローエンドの用途でのみ使用できます。{9}}
希土類蛍光体-
4N 高純度アルミナは、主に希土類三色蛍光体に使用されます。希土類三色蛍光体は、照明やディスプレイの分野で重要な役割を果たす一般的に使用される発光材料です。希土類蛍光体は活性剤とホストマトリックスで構成されています。前者は希土類元素であり、後者は酸化物または塩です。産業界では、高温固相合成法が希土類蛍光体の主要な製造プロセスです。-アルミン酸塩-ベースの製品には、高純度のアルミナが必要です。-
集積回路基板
99.99% の高純度 - -Al₂O₃ で作られた基板は、安定した誘電率 (10)、極めて低い損失 (tanδ < 0.0002)、高い熱伝導率 (30 W/(m・K))、および絶縁耐電圧 > 10 kV/mm を備えています。これらは、高周波/高速チップやパワーデバイスの基板や気密パッケージングに使用され、放熱や電気絶縁の問題を解決します。{8}たとえば、Routao New Materials は、化学的方法を使用して、高い - 相含有量、高純度、優れた焼結活性、小さい一次結晶子サイズ、狭い粒径分布を備えた高純度ナノ-アルミナ粉末を合成しており、世界をリードする日本の高純度アルミナ粉末会社と同等の製品性能を備えています。-実際の使用では、この粉末から調製された薄膜セラミック基板は密度が 3.93 g/cm3、曲げ強度が 700 MPa にも達し、日本の京セラのものと完全に匹敵します。
リチウム電池セパレーター用アルミナ
リチウム電池セパレータのセラミック コーティングには、純度、粒子サイズ、形態、表面改質、製品の安定性に関する厳しい要件があり、4N5 以上の純度およびナノ-スケールの高-純度の超微粒子アルミナが必要です。実験の準備中に、さまざまなアプリケーションシナリオに合わせてプロセスパラメータを調整する必要があります。リチウム電池に使用されるアルミナの場合、粒径の均一性と表面特性に特に注意を払う必要があります。たとえば、Zhejiang Jiupeng New Materials が製造するバッテリー-固有のナノ-アルミナ CY-L30D は、粒径が 30 ± 5 nm に制御され、純度が 99.99% です。この仕様により、バッテリーのエネルギー貯蔵性能と安全性能を効果的に向上させることができます。
精密セラミック部品
アルミナセラミック部品は、真空や高温などの特殊な物理環境下でのウェーハ製造における強度、精度、電気的特性、耐食性の要件を満たしており、ウェーハ製造プロセスにおいて非常に重要な役割を果たしています。集積回路の製造プロセスが 3 nm 以降のノードに向けて進歩するにつれて、アルミナ セラミック コンポーネントの要件もアップグレードされ続けており、4N (99.99% 以上) 以上の超高純度アルミナがエッチング-グレードのコンポーネントの標準となっています。- ESCサポートリングを例にとると、製品の純度要件から推測すると、使用されるアルミナ粉末の純度は通常99.95%以上に達する必要があります。
5N 高純度アルミナ-
LED用サファイア基板
サファイア単結晶は、その独特の結晶構造、優れた光学特性、強力な機械的および化学的安定性により、大規模集積回路や超電導ナノ構造膜の理想的な基板材料として広く使用されており、価格も SiN 基板よりも安価です。{0} 1990年代以降、LED照明は冷光源として採用されることが増え、サファイアは基板材料として広く使用されるようになりました。
サファイアの製造に使用される高純度アルミナは、純度が高く、原料中の水分含有量が非常に低くなければなりません。- 2000 度を超える温度で溶解すると、水の存在によりモリブデンるつぼが酸化する可能性があります。たとえば、Taiyate (Ningxia) New Materials Technology Co., Ltd.が製造する 5N 高純度アルミナ多結晶材料は、サファイア結晶成長用の唯一の原料です。純度が高いため、最終的なサファイア結晶は優れた光透過率、高い硬度 (ダイヤモンドに次いで 2 番目のモース硬度 9 まで)、および良好な化学的安定性を備えています。
次世代電池材料-
Jinghuang Technology の研究によると、5N (99.999%) アルミナは高電圧 (4.5 V 以上) または長サイクルの陰極 (ニッケル豊富な NCM811 など) や固体電解質の改質に適していることが示されています。{{2}純度が高くなると、界面副反応が減少し、高温安定性が向上します。-たとえば、-Al₂O₃ は、45 度で 100 サイクル後に 85.1% の容量維持率を達成できます。
全固体電池などのハイテク産業では、アルミナの純度要件はさらに高く、より厳しくなっています。界面インピーダンスを下げるために 99.995% 以上の純度が必要ですが、イオン伝導性を向上させるために粒子サイズをサブミクロン レベル（0.1～1 μm）で制御する必要があります。
透明セラミックス
高純度アルミナは重要な透明なセラミック材料であり、その用途の 1 つは高圧ナトリウム ランプ管の製造です。-高圧ナトリウムランプは、非常に高い発光効率を備えた電気光源です。ナトリウム蒸気の放電中は1000度を超える温度が発生し、ガラスランプ管は強い腐食に耐えることができません。高純度アルミナ透明セラミックの出現後に初めて、高圧ナトリウムランプが実用化されました。-多結晶の不透明な高純度ナノ{{12} アルミナ（VK-L100G、99.999%）から形成されたナノ- アルミナ透明体は、水銀ランプの 2 倍の発光効率を備えた高圧ナトリウムランプの外囲器に使用されており、これにより照明効率を向上させる新しい方法が開かれます。
研磨研磨剤
ナノ-アルミナ研磨スラリーには、通常 4N（99.99%）以上の非常に高い純度の高純度アルミナが必要です。一方、ハイエンド精密研磨（半導体 CMP など）には 5N（99.999%）以上が必要です。{1}高純度の-ナノ-アルミナは、最も安定した構造、最高の硬度（モース 9）、強力な化学的不活性を持ち、水、酸、アルカリに不溶です。サファイアや炭化ケイ素などの超硬基板の研削や粗研磨に適しており、高い除去率が得られます。{12}}