Μέθοδος παρασκευής κοινών μερών γραφίτη με επίστρωση TaC

ΜΕΡΟΣ/1
Μέθοδος CVD (Chemical Vapor Deposition):
Στους 900-2300℃, χρησιμοποιώντας TaCl₅και CnHm ως πηγές τανταλίου και άνθρακα, H2 ως αναγωγική ατμόσφαιρα, Ar2 ως αέριο φορέα, φιλμ απόθεσης αντίδρασης. Η προετοιμασμένη επίστρωση είναι συμπαγής, ομοιόμορφη και υψηλής καθαρότητας. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα προβλήματα όπως περίπλοκη διαδικασία, ακριβό κόστος, δύσκολος έλεγχος ροής αέρα και χαμηλή απόδοση εναπόθεσης.
ΜΕΡΟΣ/2
Μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης πολτού:
Ο πολτός που περιέχει πηγή άνθρακα, πηγή τανταλίου, μέσο διασποράς και συνδετικό επικαλύπτεται στον γραφίτη και πυροσυσσωματώνεται σε υψηλή θερμοκρασία μετά την ξήρανση. Η προετοιμασμένη επίστρωση αναπτύσσεται χωρίς κανονικό προσανατολισμό, έχει χαμηλό κόστος και είναι κατάλληλη για παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Απομένει να διερευνηθεί για να επιτευχθεί ομοιόμορφη και πλήρης επίστρωση σε μεγάλο γραφίτη, να εξαλειφθούν τα ελαττώματα στήριξης και να ενισχυθεί η δύναμη συγκόλλησης επίστρωσης.
ΜΕΡΟΣ/3
Μέθοδος ψεκασμού πλάσματος:
Η σκόνη TaC τήκεται με τόξο πλάσματος σε υψηλή θερμοκρασία, ψεκάζεται σε σταγονίδια υψηλής θερμοκρασίας με πίδακα υψηλής ταχύτητας και ψεκάζεται στην επιφάνεια του υλικού γραφίτη. Είναι εύκολο να σχηματιστεί στρώμα οξειδίου υπό μη κενό και η κατανάλωση ενέργειας είναι μεγάλη.

 

Σχήμα . Δίσκος γκοφρέτας μετά τη χρήση σε συσκευή GaN επιταξιακής καλλιέργειας MOCVD (Veeco P75). Το ένα στα αριστερά είναι επικαλυμμένο με TaC και το ένα στα δεξιά είναι επικαλυμμένο με SiC.

Επικάλυψη TaCτα μέρη γραφίτη πρέπει να λυθούν

ΜΕΡΟΣ/1
Δύναμη δέσμευσης:
Ο συντελεστής θερμικής διαστολής και άλλες φυσικές ιδιότητες μεταξύ του TaC και των υλικών άνθρακα είναι διαφορετικές, η αντοχή συγκόλλησης της επίστρωσης είναι χαμηλή, είναι δύσκολο να αποφευχθούν ρωγμές, πόροι και θερμική καταπόνηση και η επίστρωση είναι εύκολο να αποκολληθεί στην πραγματική ατμόσφαιρα που περιέχει σήψη και επαναλαμβανόμενη διαδικασία ανύψωσης και ψύξης.
ΜΕΡΟΣ/2
Καθαρότητα:
Επικάλυψη TaCπρέπει να είναι εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας για την αποφυγή ακαθαρσιών και ρύπανσης σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πρέπει να συμφωνηθούν τα πρότυπα αποτελεσματικής περιεκτικότητας και τα πρότυπα χαρακτηρισμού ελεύθερου άνθρακα και εγγενών ακαθαρσιών στην επιφάνεια και στο εσωτερικό της πλήρους επίστρωσης.
ΜΕΡΟΣ/3
Σταθερότητα:
Η αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και η αντίσταση στη χημική ατμόσφαιρα πάνω από 2300℃ είναι οι πιο σημαντικοί δείκτες για τη δοκιμή της σταθερότητας της επίστρωσης. Οι οπές, οι ρωγμές, οι γωνίες που λείπουν και τα όρια των κόκκων ενός προσανατολισμού είναι εύκολο να προκαλέσουν διαβρωτικά αέρια να διεισδύσουν και να διεισδύσουν στον γραφίτη, με αποτέλεσμα την αστοχία της προστασίας της επίστρωσης.
ΜΕΡΟΣ/4
Αντοχή στην οξείδωση:
Το TaC αρχίζει να οξειδώνεται σε Ta2O5 όταν είναι πάνω από 500℃ και ο ρυθμός οξείδωσης αυξάνεται απότομα με την αύξηση της θερμοκρασίας και της συγκέντρωσης οξυγόνου. Η επιφανειακή οξείδωση ξεκινά από τα όρια των κόκκων και τους μικρούς κόκκους, και σταδιακά σχηματίζει κολονοειδείς κρυστάλλους και σπασμένους κρυστάλλους, με αποτέλεσμα μεγάλο αριθμό κενών και οπών και η διείσδυση οξυγόνου εντείνεται μέχρι να απογυμνωθεί η επικάλυψη. Το στρώμα οξειδίου που προκύπτει έχει κακή θερμική αγωγιμότητα και ποικιλία χρωμάτων στην εμφάνιση.
ΜΕΡΟΣ/5
Ομοιομορφία και τραχύτητα:
Η ανομοιόμορφη κατανομή της επιφάνειας επίστρωσης μπορεί να οδηγήσει σε τοπική συγκέντρωση θερμικής καταπόνησης, αυξάνοντας τον κίνδυνο ρωγμών και θρυμματισμού. Επιπλέον, η τραχύτητα της επιφάνειας επηρεάζει άμεσα την αλληλεπίδραση μεταξύ της επίστρωσης και του εξωτερικού περιβάλλοντος, και η πολύ υψηλή τραχύτητα οδηγεί εύκολα σε αυξημένη τριβή με τη γκοφρέτα και ανομοιόμορφο θερμικό πεδίο.
ΜΕΡΟΣ/6
Μέγεθος κόκκου:
Το ομοιόμορφο μέγεθος κόκκου βοηθά στη σταθερότητα της επίστρωσης. Εάν το μέγεθος του κόκκου είναι μικρό, ο δεσμός δεν είναι σφιχτός και είναι εύκολο να οξειδωθεί και να διαβρωθεί, με αποτέλεσμα μεγάλο αριθμό ρωγμών και οπών στην άκρη του κόκκου, γεγονός που μειώνει την προστατευτική απόδοση της επικάλυψης. Εάν το μέγεθος των κόκκων είναι πολύ μεγάλο, είναι σχετικά τραχύ και η επίστρωση ξεφλουδίζεται εύκολα υπό θερμική καταπόνηση.