Metodo di preparazione delle comuni parti in grafite rivestite con TaC

PARTE/1

Metodo CVD (Chemical Vapor Deposition):

A 900-2300℃, utilizzando TaCl₅e CnHm come fonti di tantalio e carbonio, H2 come atmosfera riducente, Ar2as gas di trasporto, film di deposizione di reazione. Il rivestimento preparato è compatto, uniforme e di elevata purezza. Tuttavia, ci sono alcuni problemi come processi complicati, costi elevati, controllo difficile del flusso d'aria e bassa efficienza di deposizione.

PARTE/2

Metodo di sinterizzazione dell'impasto liquido:

L'impasto liquido contenente fonte di carbonio, fonte di tantalio, disperdente e legante viene rivestito sulla grafite e sinterizzato ad alta temperatura dopo l'essiccazione. Il rivestimento preparato cresce senza orientamento regolare, ha un costo contenuto ed è adatto alla produzione su larga scala. Resta da esplorare per ottenere un rivestimento uniforme e completo su grafite di grandi dimensioni, eliminare i difetti del supporto e migliorare la forza di adesione del rivestimento.

PARTE/3

Metodo di spruzzatura al plasma:

La polvere di TaC viene fusa mediante arco plasma ad alta temperatura, atomizzata in goccioline ad alta temperatura mediante getto ad alta velocità e spruzzata sulla superficie del materiale di grafite. È facile formare uno strato di ossido senza vuoto e il consumo di energia è elevato.

 

Figura . Vassoio per wafer dopo l'uso nel dispositivo MOCVD a crescita epitassiale GaN (Veeco P75). Quello a sinistra è rivestito con TaC e quello a destra è rivestito con SiC.

Rivestito in TaCle parti in grafite devono essere risolte

PARTE/1

Forza vincolante:

Il coefficiente di dilatazione termica e altre proprietà fisiche tra TaC e materiali in carbonio sono diversi, la forza di adesione del rivestimento è bassa, è difficile evitare crepe, pori e stress termico e il rivestimento è facile da staccare nell'atmosfera reale contenente marciume e ripetuti processi di lievitazione e raffreddamento.

PARTE/2

Purezza:

Rivestimento TaCdeve avere una purezza elevatissima per evitare impurità e inquinamento in condizioni di alta temperatura, e devono essere concordati gli standard di contenuto effettivi e gli standard di caratterizzazione del carbonio libero e delle impurità intrinseche sulla superficie e all'interno del rivestimento completo.

PARTE/3

Stabilità:

La resistenza alle alte temperature e la resistenza all'atmosfera chimica superiore a 2300 ℃ sono gli indicatori più importanti per testare la stabilità del rivestimento. Fori di spillo, crepe, angoli mancanti e bordi dei grani con orientamento singolo possono facilmente causare la penetrazione di gas corrosivi e penetrare nella grafite, con conseguente fallimento della protezione del rivestimento.

PARTE/4

Resistenza all'ossidazione:

Il TaC inizia a ossidarsi in Ta2O5 quando supera i 500 ℃ e il tasso di ossidazione aumenta notevolmente con l'aumento della temperatura e della concentrazione di ossigeno. L'ossidazione superficiale inizia dai bordi dei grani e dai piccoli grani e forma gradualmente cristalli colonnari e cristalli rotti, risultando in un gran numero di spazi vuoti e buchi e l'infiltrazione di ossigeno si intensifica fino alla rimozione del rivestimento. Lo strato di ossido risultante ha una scarsa conduttività termica e ha un aspetto di una varietà di colori.

PARTE/5

Uniformità e rugosità:

Una distribuzione non uniforme della superficie del rivestimento può portare alla concentrazione locale dello stress termico, aumentando il rischio di fessurazioni e scheggiature. Inoltre, la rugosità superficiale influisce direttamente sull'interazione tra il rivestimento e l'ambiente esterno e una rugosità troppo elevata porta facilmente ad un aumento dell'attrito con il wafer e ad un campo termico irregolare.

PARTE/6

Granulometria:

La granulometria uniforme contribuisce alla stabilità del rivestimento. Se la dimensione della grana è piccola, il legame non è stretto ed è facile che si ossidi e corroda, provocando un gran numero di crepe e fori nel bordo della grana, che riducono le prestazioni protettive del rivestimento. Se la dimensione del grano è troppo grande, è relativamente ruvida ed è facile che il rivestimento si sfaldi sotto stress termico.