Método de preparação de peças comuns de grafite revestidas com TaC

PARTE/1
Método CVD (deposição química de vapor):
A 900-2300°C, usando TaCl₅e CnHm como fontes de tântalo e carbono, H₂ como atmosfera redutora, Ar₂as gás de arraste, filme de deposição de reação. O revestimento preparado é compacto, uniforme e de alta pureza. No entanto, existem alguns problemas, tais como processos complicados, custos elevados, difícil controle do fluxo de ar e baixa eficiência de deposição.
PARTE/2
Método de sinterização de pasta:
A pasta contendo fonte de carbono, fonte de tântalo, dispersante e aglutinante é revestida na grafite e sinterizada em alta temperatura após a secagem. O revestimento preparado cresce sem orientação regular, tem baixo custo e é adequado para produção em larga escala. Ainda precisa ser explorado para obter um revestimento uniforme e completo em grafite grande, eliminar defeitos de suporte e aumentar a força de ligação do revestimento.
PARTE/3
Método de pulverização de plasma:
O pó TaC é derretido por arco de plasma em alta temperatura, atomizado em gotículas de alta temperatura por jato de alta velocidade e pulverizado na superfície do material de grafite. É fácil formar uma camada de óxido sem vácuo e o consumo de energia é grande.

 

Figura . Bandeja de wafer após uso em dispositivo MOCVD de crescimento epitaxial GaN (Veeco P75). O da esquerda é revestido com TaC e o da direita é revestido com SiC.

Revestido com TaCpeças de grafite precisam ser resolvidas

PARTE/1
Força vinculativa:
O coeficiente de expansão térmica e outras propriedades físicas entre TaC e materiais de carbono são diferentes, a resistência de ligação do revestimento é baixa, é difícil evitar rachaduras, poros e estresse térmico, e o revestimento é fácil de descascar na atmosfera real contendo podridão e processo repetido de subida e resfriamento.
PARTE/2
Pureza:
Revestimento TaCprecisa ter pureza ultra-alta para evitar impurezas e poluição sob condições de alta temperatura, e os padrões de conteúdo e padrões de caracterização eficazes de carbono livre e impurezas intrínsecas na superfície e no interior do revestimento completo precisam ser acordados.
PARTE/3
Estabilidade:
A resistência a altas temperaturas e a resistência à atmosfera química acima de 2300 ℃ são os indicadores mais importantes para testar a estabilidade do revestimento. Furos, rachaduras, cantos faltantes e limites de grãos de orientação única são fáceis de fazer com que gases corrosivos penetrem e penetrem no grafite, resultando em falha na proteção do revestimento.
PARTE/4
Resistência à oxidação:
O TaC começa a oxidar em Ta2O5 quando está acima de 500 ℃, e a taxa de oxidação aumenta acentuadamente com o aumento da temperatura e da concentração de oxigênio. A oxidação da superfície começa nos limites dos grãos e nos grãos pequenos e gradualmente forma cristais colunares e cristais quebrados, resultando em um grande número de lacunas e buracos, e a infiltração de oxigênio se intensifica até que o revestimento seja removido. A camada de óxido resultante tem baixa condutividade térmica e aparência variada.
PARTE/5
Uniformidade e rugosidade:
A distribuição desigual da superfície do revestimento pode levar à concentração local de tensão térmica, aumentando o risco de fissuras e lascas. Além disso, a rugosidade da superfície afeta diretamente a interação entre o revestimento e o ambiente externo, e uma rugosidade muito alta leva facilmente ao aumento do atrito com o wafer e ao campo térmico irregular.
PARTE/6
Tamanho do grão:
O tamanho uniforme do grão ajuda na estabilidade do revestimento. Se o tamanho do grão for pequeno, a ligação não é firme e é fácil de ser oxidada e corroída, resultando em um grande número de rachaduras e furos na borda do grão, o que reduz o desempenho protetor do revestimento. Se o tamanho do grão for muito grande, ele será relativamente áspero e o revestimento descascará facilmente sob estresse térmico.