大單晶氧化鋁系列文章已經來到了第三篇，也是最后一篇。今天我們將與孫志昂教授一起，探討一下大單晶氧化鋁除了導熱填料以外的其他應用領域。

前兩篇地址：

《大單晶氧化鋁vs球形氧化鋁：在導熱應用上有什么區別？》

《大單晶氧化鋁導熱潛力十足，但生產企業卻比較少，為什么？》

在先前的文章中，我們分別對大單晶氧化鋁的制備、導熱應用，以及與球形氧化鋁的導熱性能區別進行了分析，但事實上導熱用大單晶氧化鋁在其下游應用中其實占比不大。所以今天我們將跳出“導熱”這個框，看看大單晶氧化鋁更多的可能性。

一、氧化鋁陶瓷膜

我國對過濾陶瓷膜的研究與開發應用始于上世紀九十年代初期，其中氧化鋁作為生產陶瓷膜最為適用和最實用的材料之一，已實現工業規模的載體和膜制造的工業化生產和應用，而它正是大單晶氧化鋁的首戰成名之地——據孫志昂教授介紹，長興公司于2002年研制出20微米大單晶氧化鋁在2008年獲得發明專利后，首先就應用在了陶瓷過濾膜領域。

據悉，氧化鋁陶瓷膜的制備流程是以α-氧化鋁為載體，將納米或亞微米α-氧化鋁微粉浸漿成膜，經高溫煅燒最后制得具有一定孔徑及孔隙率的氧化鋁陶瓷微濾膜和超微濾膜制品。在陶瓷膜的制備和使用過程中，載體（又稱支承體）的性能直接影響到陶瓷膜制備的后續工序及陶瓷膜在使用時的整體性能。

無機陶瓷膜微觀放大圖

（圖片來源：長興實業）

因此作為氧化鋁陶瓷膜載體的主體材料（占質量分數的99%）α-氧化鋁，對載體的制備及陶瓷濾膜的性能（如孔徑大小、通量、機械強度、使用壽命等）起著至關重要的作用。除物理化學指標有嚴格要求外，尤其是對α-氧化鋁的粒度大小、粒度分布及晶體形貌更是提出了嚴格的要求。

在2001年時，長興公司應久吾高科和國內有關廠家的要求，開始進行氧化鋁陶瓷膜支撐體用α-氧化鋁微粉的研發，最終成果正是陶瓷過濾膜支撐體用大晶體氧化鋁微粉。目前用于陶瓷膜支撐體的氧化鋁微粉99%都是使用的大晶體氧化鋁，要求是20-28微米左右。而且據孫教授介紹，相關產已經開始出口日、美等國，且從前些年開始市場需求量猛增，年增長率達到60-80%。

左：氧化鋁陶瓷膜截面電鏡圖片；右：陶瓷膜錯流過濾原理示意圖

（圖片來源：江蘇久吾高科和長興公司客戶）

二、單晶硅晶圓拋光

據孫教授介紹，除了陶瓷膜領域外，目前大單晶氧化鋁使用量最大的領域就是單晶硅晶圓拋光，兩者的使用量都比導熱領域要大。

單晶硅晶圓拋光需求量大的主要原因，是IC產業的迅速發展，導致目前市面對半導體器件的襯底材料單晶硅晶圓拋光片有著旺盛的需求。而拋光產能是單晶硅晶圓拋光片生產的關鍵指標，提高拋光產能可攤薄固定成本，降低生產成本，也有利于滿足日益增長的市場需要。

單晶硅片

（圖片來源：網絡）

由于大單晶氧化鋁趨向于生長為準六角片狀、板狀晶體，且粉體微粒排列整齊，因此其平整光滑的片形表面對于被磨對象來說不易劃傷，產品的合格品率可因此提高10%至15%，所以大單晶氧化鋁順理成章成為了單晶硅晶圓拋光的寵兒。不過要注意的是，大單晶氧化鋁要應用于拋光液制備，分級工序最為關鍵，必須保證粒度分布足夠窄，同時還要注意形狀是否規則，以及性能是否穩定。

片狀大單晶氧化鋁SEM圖

（圖片來源：長興實業）

孫教授提到，如今拋光領域應用的大單晶已基本實現國產化，主要采用10~15微米的片狀大單晶氧化鋁微粉，可用于6寸晶圓的拋光，國內一個月的用量大約是500~600噸。至于8寸晶圓所使用的拋光粉則暫時還需要進口——因為8寸晶圓面積大，產生劃痕的機率也大，為了避免因產生劃痕而導致晶圓報廢（8寸單晶硅晶圓每片售價達數千元），所以對氧化鋁粉的粒度分布提出更加嚴格的要求，另外值得注意的是目前對于8吋以上的晶圓拋光國外已經開始使用復合拋光粉體材料并將很快就會取代目前的氧化鋁拋光粉。

小結

目前孫教授最看漲的大單晶氧化鋁應用方向，其實是陶瓷過濾膜——如果未來全部采用類球形大單晶氧化鋁，用量絕對可以上萬噸。至于導熱填料應用，因為應用技術還不夠成熟，所以還差點火候。但必須要強調的是這個領域未來可期，畢竟進口的40微米類球形大單晶氧化鋁需要40~60萬/噸，如果國內技術能跟上，對于相關下游領域絕對是一個利好消息。

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