镁铝尖晶石（ MgAl6O10）-薄膜衬底

镁铝尖晶石（MgAl6O10）以其优异的晶格匹配性、低熔点与易生长性、优异的发光性能、高温稳定性、抗氧化性、高强度与耐磨性以及优异的绝缘性能等优点，在半导体制造、光电器件、高温工业、航空航天等领域展现出广阔的应用前景。

以下是关于镁铝尖晶石的详细介绍：

晶体结构：

镁铝尖晶石（MgAl6O10）属于立方晶系，空间群为Fd-3m (227)。

晶胞参数a = 7.9780Å，密度为585g/cm³。

与GaN和ZnO的匹配性：

镁铝尖晶石与GaN的热膨胀失配为2×10−6/K，晶格失配为−11.5%。

相比传统的MgAl2O4晶体，镁铝尖晶石与GaN和ZnO的热膨胀失配和晶格失配更小，使得它成为这两种材料外延生长的理想衬底。

熔点与生长特性：

镁铝尖晶石的熔点较MgAl2O4晶体低，因此更易于生长大尺寸和高质量的晶体。

实验证明，在镁铝尖晶石单晶衬底上制备的GaN和ZnO器件的发光性能比蓝宝石有所提升。

合成制备方法：

镁铝尖晶石主要通过人工合成制备，主要工艺方法包括固相烧结法、熔融法、高温雾化法、干燥冲洗法、共沉淀法等。

镁铝尖晶石（MgAl6O10）的主要优点可以归纳如下：

优异的晶格匹配性：

镁铝尖晶石与GaN的热膨胀失配为2×10−6/K，晶格失配为−11.5%。与MgAl2O4晶体相比，镁铝尖晶石与GaN具有更小的热膨胀失配和晶格失配，这使得它成为GaN和ZnO外延生长的理想衬底材料。

低熔点与易生长性：

镁铝尖晶石的熔点较MgAl2O4晶体低，因此更容易生长大尺寸和高质量的晶体。这有助于降低生产成本并提高产品质量。

优异的发光性能：

实验证明，在镁铝尖晶石单晶衬底上制备的GaN和ZnO器件的发光性能优于蓝宝石。这一优点使得镁铝尖晶石在光电器件制造领域具有显著优势。

高温稳定性：

镁铝尖晶石具有优异的高温稳定性，在850℃以上依然能够保持很好的物理和化学性能。这使得它在高温工业领域具有广泛的应用前景，如高温熔融盐电池、高温炉窑隔热等。

抗氧化性：

镁铝尖晶石材料具有很强的抗氧化性，能够在高温下长时间稳定运行。这种特性使得它在航空、航天、火箭等高要求的领域具有潜在应用价值。

高强度与耐磨性：

镁铝尖晶石材料具有很高的强度和硬度，以及优异的抗磨损性能。这使得它在高速摩擦、摩托车发动机、高速机械切削和异质结构器件等领域具有潜在应用价值。

优异的绝缘性能：

镁铝尖晶石材料具有优异的绝缘性能和导电性能，其电阻率高达10的13次方欧姆厘米。这使得它在微电子材料、高频电子器件和电力器材等领域具有潜在应用价值。

镁铝尖晶石（MgAl6O10）基本参数表格：

参数类别	参数名称	符号	数值/范围	单位
基本信息
	化学式	–	MgAl6O10	–
	分子量	–	358.5	g/mol
晶体结构
	晶系	–	立方晶系	–
	空间群	–	Fd-3m (227)	–
	晶胞参数	a	7.9780	Å
物理性质
	密度	ρ	3.585	g/cm³
	热膨胀系数	–	低热膨胀系数	–
	热导率	–	高热导率	–
与GaN的比较
	热膨胀失配	–	2.2×10−6/K	–
	晶格失配	–	−11.5%	–
制备与应用
	制备方法	–	固相反应法、溶胶-凝胶法、机械合成法等	–
	应用领域	–	高温陶瓷、电子封装材料、高温电容器等	–