Bereidingswijze van gewone TaC-gecoate grafietonderdelen

DEEL/1
CVD-methode (Chemische Vapour Deposition):
Bij 900-2300℃, met behulp van TaCl₅en CnHm als tantaal- en koolstofbronnen, H2 als reducerende atmosfeer, Ar₂ als draaggas, reactiedepositiefilm. De voorbereide coating is compact, uniform en hoge zuiverheid. Er zijn echter enkele problemen, zoals ingewikkelde processen, dure kosten, moeilijke luchtstroomregeling en lage afzettingsefficiëntie.
DEEL/2
Slurry-sintermethode:
De slurry die de koolstofbron, tantaalbron, dispergeermiddel en bindmiddel bevat, wordt op het grafiet aangebracht en na drogen bij hoge temperatuur gesinterd. De bereide coating groeit zonder regelmatige oriëntatie, heeft lage kosten en is geschikt voor productie op grote schaal. Het moet nog worden onderzocht om een ​​uniforme en volledige coating op groot grafiet te bereiken, ondersteuningsdefecten te elimineren en de hechtkracht van de coating te verbeteren.
DEEL/3
Plasmaspuitmethode:
TaC-poeder wordt bij hoge temperatuur gesmolten door een plasmaboog, door een hogesnelheidsstraal tot hoge temperatuurdruppeltjes verneveld en op het oppervlak van grafietmateriaal gespoten. Het is gemakkelijk om een ​​oxidelaag te vormen onder niet-vacuüm en het energieverbruik is groot.

 

Figuur. Wafertray na gebruik in GaN epitaxiaal gegroeid MOCVD-apparaat (Veeco P75). De linker is gecoat met TaC en de rechter is gecoat met SiC.

TaC-gecoatgrafietonderdelen moeten worden opgelost

DEEL/1
Bindkracht:
De thermische uitzettingscoëfficiënt en andere fysische eigenschappen tussen TaC en koolstofmaterialen zijn verschillend, de hechtsterkte van de coating is laag, het is moeilijk om scheuren, poriën en thermische spanningen te vermijden, en de coating is gemakkelijk los te laten in de werkelijke atmosfeer die rot en herhaald rijzen en afkoelen.
DEEL/2
Zuiverheid:
TaC-coatingmoet een ultrahoge zuiverheid hebben om onzuiverheden en vervuiling onder hoge temperaturen te voorkomen, en er moet overeenstemming worden bereikt over de effectieve inhoudsnormen en karakteriseringsnormen van vrije koolstof en intrinsieke onzuiverheden op het oppervlak en de binnenkant van de volledige coating.
DEEL/3
Stabiliteit:
Hoge temperatuurbestendigheid en chemische atmosfeerbestendigheid boven 2300℃ zijn de belangrijkste indicatoren om de stabiliteit van de coating te testen. Gaatjes, scheuren, ontbrekende hoeken en korrelgrenzen met een enkele oriëntatie zorgen er gemakkelijk voor dat corrosieve gassen in het grafiet binnendringen en binnendringen, wat resulteert in falen van de coatingbescherming.
DEEL/4
Oxidatieweerstand:
TaC begint te oxideren tot Ta2O5 wanneer het boven de 500 ℃ komt, en de oxidatiesnelheid neemt scherp toe met de stijging van de temperatuur en de zuurstofconcentratie. De oppervlakteoxidatie begint vanaf de korrelgrenzen en kleine korrels en vormt geleidelijk kolomvormige kristallen en gebroken kristallen, resulterend in een groot aantal gaten en gaten, en de zuurstofinfiltratie wordt intenser totdat de coating wordt gestript. De resulterende oxidelaag heeft een slechte thermische geleidbaarheid en een verscheidenheid aan kleuren qua uiterlijk.
DEEL/5
Uniformiteit en ruwheid:
Een ongelijkmatige verdeling van het coatingoppervlak kan leiden tot lokale thermische spanningsconcentraties, waardoor het risico op barsten en afbrokkelen toeneemt. Bovendien heeft de oppervlakteruwheid rechtstreeks invloed op de interactie tussen de coating en de externe omgeving, en een te hoge ruwheid leidt gemakkelijk tot verhoogde wrijving met de wafer en een ongelijkmatig thermisch veld.
DEEL/6
Korrelgrootte:
De uniforme korrelgrootte draagt ​​bij aan de stabiliteit van de coating. Als de korrelgrootte klein is, is de verbinding niet strak en kan deze gemakkelijk worden geoxideerd en gecorrodeerd, wat resulteert in een groot aantal scheuren en gaten in de korrelrand, waardoor de beschermende eigenschappen van de coating afnemen. Als de korrelgrootte te groot is, is deze relatief ruw en laat de coating gemakkelijk los onder thermische belasting.