大单晶氧化铝系列文章已经来到了第三篇，也是最后一篇。今天我们将与孙志昂教授一起，探讨一下大单晶氧化铝除了导热填料以外的其他应用领域。

前两篇地址：

《大单晶氧化铝vs球形氧化铝：在导热应用上有什么区别？》

《大单晶氧化铝导热潜力十足，但生产企业却比较少，为什么？》

在先前的文章中，我们分别对大单晶氧化铝的制备、导热应用，以及与球形氧化铝的导热性能区别进行了分析，但事实上导热用大单晶氧化铝在其下游应用中其实占比不大。所以今天我们将跳出“导热”这个框，看看大单晶氧化铝更多的可能性。

一、氧化铝陶瓷膜

我国对过滤陶瓷膜的研究与开发应用始于上世纪九十年代初期，其中氧化铝作为生产陶瓷膜最为适用和最实用的材料之一，已实现工业规模的载体和膜制造的工业化生产和应用，而它正是大单晶氧化铝的首战成名之地——据孙志昂教授介绍，长兴公司于2002年研制出20微米大单晶氧化铝在2008年获得发明专利后，首先就应用在了陶瓷过滤膜领域。

据悉，氧化铝陶瓷膜的制备流程是以α-氧化铝为载体，将纳米或亚微米α-氧化铝微粉浸浆成膜，经高温煅烧最后制得具有一定孔径及孔隙率的氧化铝陶瓷微滤膜和超微滤膜制品。在陶瓷膜的制备和使用过程中，载体（又称支承体）的性能直接影响到陶瓷膜制备的后续工序及陶瓷膜在使用时的整体性能。

无机陶瓷膜微观放大图

（图片来源：长兴实业）

因此作为氧化铝陶瓷膜载体的主体材料（占质量分数的99%）α-氧化铝，对载体的制备及陶瓷滤膜的性能（如孔径大小、通量、机械强度、使用寿命等）起着至关重要的作用。除物理化学指标有严格要求外，尤其是对α-氧化铝的粒度大小、粒度分布及晶体形貌更是提出了严格的要求。

在2001年时，长兴公司应久吾高科和国内有关厂家的要求，开始进行氧化铝陶瓷膜支撑体用α-氧化铝微粉的研发，最终成果正是陶瓷过滤膜支撑体用大晶体氧化铝微粉。目前用于陶瓷膜支撑体的氧化铝微粉99%都是使用的大晶体氧化铝，要求是20-28微米左右。而且据孙教授介绍，相关产已经开始出口日、美等国，且从前些年开始市场需求量猛增，年增长率达到60-80%。

左：氧化铝陶瓷膜截面电镜图片；右：陶瓷膜错流过滤原理示意图

（图片来源：江苏久吾高科和长兴公司客户）

二、单晶硅晶圆抛光

据孙教授介绍，除了陶瓷膜领域外，目前大单晶氧化铝使用量最大的领域就是单晶硅晶圆抛光，两者的使用量都比导热领域要大。

单晶硅晶圆抛光需求量大的主要原因，是IC产业的迅速发展，导致目前市面对半导体器件的衬底材料单晶硅晶圆抛光片有着旺盛的需求。而抛光产能是单晶硅晶圆抛光片生产的关键指标，提高抛光产能可摊薄固定成本，降低生产成本，也有利于满足日益增长的市场需要。

单晶硅片

（图片来源：网络）

由于大单晶氧化铝趋向于生长为准六角片状、板状晶体，且粉体微粒排列整齐，因此其平整光滑的片形表面对于被磨对象来说不易划伤，产品的合格品率可因此提高10%至15%，所以大单晶氧化铝顺理成章成为了单晶硅晶圆抛光的宠儿。不过要注意的是，大单晶氧化铝要应用于抛光液制备，分级工序最为关键，必须保证粒度分布足够窄，同时还要注意形状是否规则，以及性能是否稳定。

片状大单晶氧化铝SEM图

（图片来源：长兴实业）

孙教授提到，如今抛光领域应用的大单晶已基本实现国产化，主要采用10~15微米的片状大单晶氧化铝微粉，可用于6寸晶圆的抛光，国内一个月的用量大约是500~600吨。至于8寸晶圆所使用的抛光粉则暂时还需要进口——因为8寸晶圆面积大，产生划痕的机率也大，为了避免因产生划痕而导致晶圆报废（8寸单晶硅晶圆每片售价达数千元），所以对氧化铝粉的粒度分布提出更加严格的要求，另外值得注意的是目前对于8吋以上的晶圆抛光国外已经开始使用复合抛光粉体材料并将很快就会取代目前的氧化铝抛光粉。

小结

目前孙教授最看涨的大单晶氧化铝应用方向，其实是陶瓷过滤膜——如果未来全部采用类球形大单晶氧化铝，用量绝对可以上万吨。至于导热填料应用，因为应用技术还不够成熟，所以还差点火候。但必须要强调的是这个领域未来可期，毕竟进口的40微米类球形大单晶氧化铝需要40~60万/吨，如果国内技术能跟上，对于相关下游领域绝对是一个利好消息。

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