Fremstillingsmetode for almindelige TaC-belagte grafitdele

DEL/1
CVD (Chemical Vapor Deposition) metode:
Ved 900-2300 ℃ ved hjælp af TaCl₅og CnHm som tantal- og kulstofkilder, H2 som reducerende atmosfære, Ar2as-bæregas, reaktionsaflejringsfilm. Den forberedte belægning er kompakt, ensartet og høj renhed. Der er dog nogle problemer såsom kompliceret proces, dyre omkostninger, vanskelig luftstrømskontrol og lav deponeringseffektivitet.
DEL/2
Opslæmningssintringsmetode:
Opslæmningen indeholdende kulkilde, tantalkilde, dispergeringsmiddel og bindemiddel coates på grafitten og sintres ved høj temperatur efter tørring. Den forberedte belægning vokser uden regelmæssig orientering, har lave omkostninger og er velegnet til produktion i stor skala. Det mangler at blive udforsket for at opnå ensartet og fuld belægning på stor grafit, eliminere støttedefekter og forbedre belægningens bindekraft.
DEL/3
Plasma sprøjtemetode:
TaC-pulver smeltes ved plasmabue ved høj temperatur, forstøves til højtemperaturdråber med højhastighedsstråle og sprøjtes på overfladen af ​​grafitmateriale. Det er let at danne oxidlag under ikke-vakuum, og energiforbruget er stort.

 

Figur . Waferbakke efter brug i GaN epitaksial dyrket MOCVD-enhed (Veeco P75). Den til venstre er belagt med TaC og den til højre er belagt med SiC.

TaC belagtgrafitdele skal løses

DEL/1
Bindende kraft:
Den termiske udvidelseskoefficient og andre fysiske egenskaber mellem TaC og kulstofmaterialer er forskellige, belægningens bindingsstyrke er lav, det er vanskeligt at undgå revner, porer og termisk stress, og belægningen er let at pille af i den aktuelle atmosfære, der indeholder råd og gentagen hæve- og afkølingsproces.
DEL/2
Renhed:
TaC belægningskal være ultrahøj renhed for at undgå urenheder og forurening under høje temperaturforhold, og de effektive indholdsstandarder og karakteriseringsstandarder for frit kulstof og iboende urenheder på overfladen og indersiden af ​​den fulde belægning skal aftales.
DEL/3
Stabilitet:
Høj temperaturbestandighed og kemisk atmosfæreresistens over 2300 ℃ er de vigtigste indikatorer for at teste belægningens stabilitet. Nålehuller, revner, manglende hjørner og enkeltorienterede korngrænser er nemme at få ætsende gasser til at trænge ind i og trænge ind i grafitten, hvilket resulterer i svigt af belægningsbeskyttelsen.
DEL/4
Oxidationsmodstand:
TaC begynder at oxidere til Ta2O5, når det er over 500 ℃, og oxidationshastigheden stiger kraftigt med stigningen i temperatur og iltkoncentration. Overfladeoxidationen starter fra korngrænserne og små korn og danner gradvist søjleformede krystaller og knækkede krystaller, hvilket resulterer i et stort antal huller og huller, og iltinfiltrationen intensiveres, indtil belægningen fjernes. Det resulterende oxidlag har dårlig termisk ledningsevne og en række farver i udseende.
DEL/5
Ensartethed og ruhed:
Ujævn fordeling af belægningsoverfladen kan føre til lokal termisk spændingskoncentration, hvilket øger risikoen for revner og afskalninger. Derudover påvirker overfladeruhed direkte samspillet mellem belægningen og det ydre miljø, og for høj ruhed fører let til øget friktion med waferen og ujævnt termisk felt.
DEL/6
Kornstørrelse:
Den ensartede kornstørrelse hjælper belægningens stabilitet. Hvis kornstørrelsen er lille, er bindingen ikke tæt, og den er let at blive oxideret og korroderet, hvilket resulterer i et stort antal revner og huller i kornkanten, hvilket reducerer belægningens beskyttende ydeevne. Hvis kornstørrelsen er for stor, er den forholdsvis ru, og belægningen er let at flage af under termisk belastning.