روش تهیه قطعات گرافیتی با پوشش TaC معمولی

قسمت/1
روش CVD (رسوب بخار شیمیایی):
در دمای 900-2300 درجه سانتیگراد، با استفاده از TaCl₅و CnHm به عنوان منابع تانتالیوم و کربن، H2 به عنوان اتمسفر کاهنده، Ar2 به عنوان گاز حامل، فیلم رسوب واکنش. پوشش تهیه شده فشرده، یکنواخت و با خلوص بالا است. با این حال، مشکلاتی مانند فرآیند پیچیده، هزینه گران، کنترل دشوار جریان هوا و راندمان کم رسوب وجود دارد.
قسمت/2
روش پخت دوغاب:
دوغاب حاوی منبع کربن، منبع تانتالیوم، پخش کننده و بایندر بر روی گرافیت پوشانده شده و پس از خشک شدن در دمای بالا پخته می شود. پوشش آماده شده بدون جهت گیری منظم رشد می کند، هزینه پایینی دارد و برای تولید در مقیاس بزرگ مناسب است. برای دستیابی به پوشش یکنواخت و کامل بر روی گرافیت بزرگ، از بین بردن عیوب پشتیبانی و افزایش نیروی پیوند پوشش، باید مورد بررسی قرار گیرد.
قسمت/3
روش پاشش پلاسما:
پودر TaC توسط قوس پلاسما در دمای بالا ذوب می شود، توسط جت پرسرعت به قطرات با دمای بالا اتمیزه می شود و بر روی سطح مواد گرافیت اسپری می شود. تشکیل لایه اکسیدی در زیر خلاء آسان است و مصرف انرژی زیاد است.

 

شکل . سینی ویفر پس از استفاده در دستگاه MOCVD رشد همپای GaN (Veeco P75). یکی در سمت چپ با TaC و دیگری در سمت راست با SiC پوشیده شده است.

با پوشش TaCقطعات گرافیت باید حل شود

قسمت/1
نیروی اتصال:
ضریب انبساط حرارتی و سایر خواص فیزیکی بین TaC و مواد کربنی متفاوت است، استحکام پیوند پوشش کم است، جلوگیری از ترک، منافذ و تنش حرارتی دشوار است، و لایه برداری به راحتی در اتمسفر واقعی حاوی پوسیدگی و پوسیدگی است. فرآیند خیز و خنک شدن مکرر
قسمت/2
خلوص:
پوشش TaCبرای جلوگیری از ناخالصی ها و آلودگی در شرایط دمای بالا باید خلوص فوق العاده بالایی داشته باشد و استانداردهای محتوای موثر و استانداردهای مشخصه کربن آزاد و ناخالصی های ذاتی در سطح و داخل پوشش کامل باید مورد توافق قرار گیرند.
قسمت/3
ثبات:
مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت اتمسفر شیمیایی بالای 2300 درجه سانتیگراد مهمترین شاخص برای آزمایش پایداری پوشش هستند. سوراخ‌ها، ترک‌ها، گوشه‌های از دست رفته و مرزهای دانه‌ای تک جهتی به راحتی باعث نفوذ و نفوذ گازهای خورنده به داخل گرافیت می‌شوند که منجر به شکست محافظ پوشش می‌شود.
قسمت/4
مقاومت در برابر اکسیداسیون:
TaC زمانی که بالاتر از 500 درجه سانتیگراد است شروع به اکسید شدن به Ta2O5 می کند و با افزایش دما و غلظت اکسیژن سرعت اکسیداسیون به شدت افزایش می یابد. اکسیداسیون سطحی از مرز دانه ها و دانه های ریز شروع می شود و به تدریج بلورهای ستونی و کریستال های شکسته را تشکیل می دهد و در نتیجه تعداد زیادی شکاف و سوراخ ایجاد می شود و نفوذ اکسیژن تا زمانی که روکش کنده شود تشدید می شود. لایه اکسید به دست آمده دارای رسانایی حرارتی ضعیف و رنگ های متنوعی در ظاهر است.
قسمت/5
یکنواختی و ناهمواری:
توزیع ناهموار سطح پوشش می تواند منجر به تمرکز تنش حرارتی موضعی شود و خطر ترک خوردن و پوسته شدن را افزایش دهد. علاوه بر این، زبری سطح به طور مستقیم بر تعامل بین پوشش و محیط خارجی تأثیر می گذارد و زبری زیاد به راحتی منجر به افزایش اصطکاک با ویفر و میدان حرارتی ناهموار می شود.
قسمت/6
اندازه دانه:
اندازه دانه یکنواخت به پایداری پوشش کمک می کند. اگر اندازه دانه کوچک باشد، پیوند محکم نیست و به راحتی اکسیده و خورده می شود و در نتیجه تعداد زیادی ترک و سوراخ در لبه دانه ایجاد می شود که عملکرد محافظتی پوشش را کاهش می دهد. اگر اندازه دانه خیلی بزرگ باشد، نسبتا زبر است و پوشش به راحتی تحت تنش حرارتی پوسته پوسته می شود.