วิธีการเตรียมชิ้นส่วนกราไฟท์เคลือบ TaC ทั่วไป

ส่วน/1
วิธีการ CVD (การสะสมไอสารเคมี):
ที่ 900-2300°C โดยใช้ TaCl₅และ CnHm เป็นแหล่งแทนทาลัมและคาร์บอน, H₂ เป็นบรรยากาศรีดิวซ์, ก๊าซตัวพา Ar₂as, ฟิล์มสะสมปฏิกิริยา สารเคลือบที่เตรียมไว้มีขนาดกะทัดรัด สม่ำเสมอ และมีความบริสุทธิ์สูง อย่างไรก็ตาม ยังมีปัญหาอยู่บ้าง เช่น กระบวนการที่ซับซ้อน ต้นทุนสูง การควบคุมการไหลเวียนของอากาศทำได้ยาก และประสิทธิภาพการสะสมต่ำ
ส่วน/2
วิธีการเผาสารละลาย:
สารละลายที่ประกอบด้วยแหล่งคาร์บอน แหล่งแทนทาลัม สารช่วยกระจายตัว และสารยึดเกาะจะถูกเคลือบบนกราไฟท์และเผาที่อุณหภูมิสูงหลังการอบแห้ง สารเคลือบที่เตรียมไว้จะเติบโตโดยไม่มีการวางแนวสม่ำเสมอ มีต้นทุนต่ำ และเหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ ยังคงมีการสำรวจเพื่อให้ได้การเคลือบกราไฟท์ขนาดใหญ่ที่สม่ำเสมอและเต็มรูปแบบ กำจัดข้อบกพร่องด้านการสนับสนุนและเพิ่มแรงยึดเหนี่ยวของการเคลือบ
ส่วน/3
วิธีการพ่นพลาสม่า:
ผง TaC ถูกหลอมด้วยพลาสมาอาร์กที่อุณหภูมิสูง จากนั้นทำให้เป็นหยดที่มีอุณหภูมิสูงด้วยไอพ่นความเร็วสูง และพ่นลงบนพื้นผิวของวัสดุกราไฟท์ ง่ายต่อการสร้างชั้นออกไซด์ภายใต้ระบบสุญญากาศ และใช้พลังงานมาก

 

รูป . ถาดเวเฟอร์หลังการใช้งานในอุปกรณ์ MOCVD ที่ปลูกด้วย epitaxial ของ GaN (Veeco P75) ด้านซ้ายเคลือบด้วย TaC และด้านขวาเคลือบด้วย SiC

เคลือบทีซีต้องแก้ไขชิ้นส่วนกราไฟท์

ส่วน/1
แรงยึดเกาะ:
ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนและคุณสมบัติทางกายภาพอื่น ๆ ระหว่าง TaC และวัสดุคาร์บอนแตกต่างกัน ความแข็งแรงในการยึดเกาะของการเคลือบต่ำ เป็นการยากที่จะหลีกเลี่ยงรอยแตก รูพรุน และความเครียดจากความร้อน และการเคลือบสามารถลอกออกได้ง่ายในบรรยากาศจริงที่มีการเน่าเปื่อยและ กระบวนการเพิ่มขึ้นและเย็นลงซ้ำแล้วซ้ำอีก
ส่วน/2
ความบริสุทธิ์:
การเคลือบแทซีจำเป็นต้องมีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งเจือปนและมลพิษภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง และมาตรฐานปริมาณที่มีประสิทธิภาพและมาตรฐานการกำหนดลักษณะเฉพาะของคาร์บอนอิสระและสิ่งเจือปนภายในบนพื้นผิวและด้านในของการเคลือบทั้งหมดจำเป็นต้องได้รับการตกลงกัน
ส่วน/3
ความเสถียร:
ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและความต้านทานต่อบรรยากาศทางเคมีที่สูงกว่า 2300 ℃เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดในการทดสอบความเสถียรของสารเคลือบ รูเข็ม รอยแตก มุมที่หายไป และขอบเขตของเกรนในทิศทางเดียวทำให้ก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเจาะและทะลุเข้าไปในกราไฟต์ได้ง่าย ส่งผลให้การป้องกันการเคลือบล้มเหลว
ส่วน/4
ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน:
TaC เริ่มออกซิไดซ์เป็น Ta2O5 เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 500°C และอัตราออกซิเดชันจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิและความเข้มข้นของออกซิเจนเพิ่มขึ้น การเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิวเริ่มต้นจากขอบเขตของเกรนและเกรนขนาดเล็ก และค่อยๆ ก่อตัวเป็นผลึกเรียงเป็นแนวและผลึกที่แตกออก ส่งผลให้เกิดช่องว่างและรูจำนวนมาก และการแทรกซึมของออกซิเจนจะรุนแรงขึ้นจนกระทั่งสารเคลือบถูกลอกออก ชั้นออกไซด์ที่เกิดขึ้นมีค่าการนำความร้อนต่ำและมีสีหลากหลาย
ส่วน/5
ความสม่ำเสมอและความหยาบ:
การกระจายตัวของพื้นผิวเคลือบไม่สม่ำเสมออาจนำไปสู่ความเข้มข้นของความเครียดจากความร้อนในท้องถิ่น เพิ่มความเสี่ยงต่อการแตกร้าวและการหลุดร่อน นอกจากนี้ ความหยาบของพื้นผิวส่งผลโดยตรงต่อปฏิกิริยาระหว่างสารเคลือบและสภาพแวดล้อมภายนอก และความหยาบสูงเกินไปทำให้เกิดแรงเสียดทานกับแผ่นเวเฟอร์และสนามความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอเพิ่มขึ้นได้ง่าย
ตอนที่/6
ขนาดเกรน:
ขนาดเกรนที่สม่ำเสมอช่วยให้การเคลือบมีความคงตัว หากขนาดเกรนมีขนาดเล็ก พันธะจะไม่แน่น และง่ายต่อการออกซิไดซ์และสึกกร่อน ส่งผลให้เกิดรอยแตกและรูจำนวนมากที่ขอบเกรน ซึ่งจะลดประสิทธิภาพการป้องกันของการเคลือบ หากขนาดเกรนใหญ่เกินไป มันจะค่อนข้างหยาบ และสารเคลือบหลุดลอกได้ง่ายภายใต้ความเครียดจากความร้อน