Beredningsmetod för vanliga TaC-belagda grafitdelar

DEL/1
CVD (Chemical Vapor Deposition) metod:
Vid 900-2300 ℃, med TaCl₅och CnHm som tantal- och kolkällor, H2 som reducerande atmosfär, Ar2as bärargas, reaktionsavsättningsfilm. Den förberedda beläggningen är kompakt, enhetlig och hög renhet. Det finns dock vissa problem såsom komplicerad process, dyra kostnader, svår luftflödeskontroll och låg deponeringseffektivitet.
DEL/2
Slurry sintringsmetod:
Uppslamningen som innehåller kolkälla, tantalkälla, dispergeringsmedel och bindemedel beläggs på grafiten och sintras vid hög temperatur efter torkning. Den förberedda beläggningen växer utan regelbunden orientering, har låg kostnad och är lämplig för storskalig produktion. Det återstår att utforska för att uppnå enhetlig och fullständig beläggning på stor grafit, eliminera stöddefekter och förbättra beläggningens bindningskraft.
DEL/3
Plasmasprutningsmetod:
TaC-pulver smälts av plasmabåge vid hög temperatur, finfördelas till högtemperaturdroppar med höghastighetsstråle och sprutas på ytan av grafitmaterial. Det är lätt att bilda oxidskikt under icke-vakuum, och energiförbrukningen är stor.

 

Figur . Waferbricka efter användning i GaN epitaxiellt odlad MOCVD-enhet (Veeco P75). Den till vänster är belagd med TaC och den till höger är belagd med SiC.

TaC belagdgrafitdelar måste lösas

DEL/1
Bindande kraft:
Den termiska expansionskoefficienten och andra fysikaliska egenskaper mellan TaC och kolmaterial är olika, beläggningens bindningsstyrka är låg, det är svårt att undvika sprickor, porer och termisk stress, och beläggningen är lätt att skala av i den faktiska atmosfären som innehåller röta och upprepad jäsnings- och kylningsprocess.
DEL/2
Renhet:
TaC-beläggningmåste vara ultrahög renhet för att undvika föroreningar och föroreningar under höga temperaturer, och de effektiva innehållsstandarderna och karakteriseringsstandarderna för fritt kol och inneboende föroreningar på ytan och insidan av den fullständiga beläggningen måste överenskommas.
DEL/3
Stabilitet:
Hög temperaturbeständighet och kemisk atmosfärbeständighet över 2300 ℃ är de viktigaste indikatorerna för att testa beläggningens stabilitet. Pinholes, sprickor, saknade hörn och enkelorienterade korngränser är lätta att orsaka frätande gaser att penetrera och tränga in i grafiten, vilket resulterar i att beläggningsskyddet misslyckas.
DEL/4
Oxidationsmotstånd:
TaC börjar oxidera till Ta2O5 när det är över 500 ℃, och oxidationshastigheten ökar kraftigt med ökningen av temperatur och syrekoncentration. Ytoxidationen startar från korngränserna och små korn och bildar gradvis kolumnformade kristaller och brutna kristaller, vilket resulterar i ett stort antal luckor och hål, och syreinfiltrationen intensifieras tills beläggningen avlägsnas. Det resulterande oxidskiktet har dålig värmeledningsförmåga och en mängd olika färger i utseende.
DEL/5
Enhet och grovhet:
Ojämn fördelning av beläggningsytan kan leda till lokal termisk spänningskoncentration, vilket ökar risken för sprickbildning och sprickbildning. Ytjämnheten påverkar dessutom direkt interaktionen mellan beläggningen och den yttre miljön och för hög grovhet leder lätt till ökad friktion med skivan och ojämnt termiskt fält.
DEL/6
Kornstorlek:
Den enhetliga kornstorleken hjälper beläggningens stabilitet. Om kornstorleken är liten är bindningen inte tät, och den är lätt att oxideras och korroderas, vilket resulterar i ett stort antal sprickor och hål i kornkanten, vilket minskar beläggningens skyddande prestanda. Om kornstorleken är för stor är den relativt grov och beläggningen är lätt att flaga av under termisk stress.