Įprastų TaC dengtų grafito dalių paruošimo būdas

DALIS/1
CVD (cheminio nusodinimo garais) metodas:
Esant 900-2300 ℃, naudojant TaCl₅ir CnHm kaip tantalo ir anglies šaltiniai, H₂ kaip redukuojanti atmosfera, Ar2as nešančiosios dujos, reakcijos nusodinimo plėvelė. Paruošta danga yra kompaktiška, vienoda ir didelio grynumo. Tačiau yra keletas problemų, tokių kaip sudėtingas procesas, brangios išlaidos, sudėtingas oro srauto valdymas ir mažas nusodinimo efektyvumas.
DALIS/2
Srutų sukepinimo būdas:
Suspensija, kurioje yra anglies šaltinio, tantalo šaltinio, dispergento ir rišiklio, padengiama grafitu ir po džiovinimo sukepinama aukštoje temperatūroje. Paruošta danga auga be įprastos orientacijos, yra pigi ir tinka stambiai gamybai. Dar reikia ištirti, kaip pasiekti vienodą ir pilną didelio grafito dangą, pašalinti atramos defektus ir padidinti dangos sukibimo jėgą.
DALIS/3
Plazminio purškimo būdas:
TaC milteliai išlydomi plazmos lanku aukštoje temperatūroje, didelio greičio srove purškiami į aukštos temperatūros lašelius ir purškiami ant grafito medžiagos paviršiaus. Lengva formuoti oksido sluoksnį ne vakuume, o energijos sąnaudos yra didelės.

 

Paveikslas . Vaflių padėklas po naudojimo GaN epitaksiniu būdu auginamame MOCVD įrenginyje (Veeco P75). Kairėje esantis yra padengtas TaC, o dešinėje - SiC.

Padengtas TaCreikia išspręsti grafito dalis

DALIS/1
Surišimo jėga:
TaC ir anglies medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientas ir kitos fizikinės savybės skiriasi, dangos sukibimo stipris yra mažas, sunku išvengti įtrūkimų, porų ir šiluminio įtempimo, o dangą lengva nulupti tikroje atmosferoje, kurioje yra puvimo ir pakartotinis kilimo ir aušinimo procesas.
DALIS/2
Grynumas:
TaC dangaturi būti ypač didelio grynumo, kad būtų išvengta priemaišų ir taršos esant aukštai temperatūrai, taip pat reikia susitarti dėl veiksmingų laisvosios anglies ir vidinių priemaišų kiekio ir apibūdinimo standartų visos dangos paviršiuje ir viduje.
DALIS/3
Stabilumas:
Atsparumas aukštai temperatūrai ir atsparumas cheminei atmosferai virš 2300 ℃ yra svarbiausi rodikliai norint patikrinti dangos stabilumą. Dėl skylučių, įtrūkimų, trūkstamų kampų ir vienos orientacijos grūdelių ribos korozinės dujos lengvai prasiskverbia ir prasiskverbia į grafitą, todėl dangos apsauga sugenda.
DALIS/4
Atsparumas oksidacijai:
Kai temperatūra viršija 500 ℃, TaC pradeda oksiduotis iki Ta2O5, o oksidacijos greitis smarkiai didėja didėjant temperatūrai ir deguonies koncentracijai. Paviršiaus oksidacija prasideda nuo grūdelių ribų ir smulkių grūdelių, palaipsniui formuojasi stulpiniai kristalai ir lūžę kristalai, todėl susidaro daug tarpų ir skylių, o deguonies įsiskverbimas sustiprėja, kol danga nusivalo. Susidaręs oksido sluoksnis turi prastą šilumos laidumą ir yra įvairių spalvų.
DALIS/5
Vienodumas ir šiurkštumas:
Netolygus dangos paviršiaus pasiskirstymas gali sukelti vietinę šiluminio įtempio koncentraciją, padidindama įtrūkimų ir skilimo riziką. Be to, paviršiaus šiurkštumas tiesiogiai įtakoja dangos ir išorinės aplinkos sąveiką, o per didelis šiurkštumas lengvai sukelia padidėjusią trintį su plokštele ir netolygų terminį lauką.
DALIS/6
Grūdelių dydis:
Vienodas grūdelių dydis užtikrina dangos stabilumą. Jei grūdelių dydis yra mažas, sukibimas nėra sandarus, jį lengva oksiduoti ir korozuoti, todėl grūdelių krašte susidaro daug įtrūkimų ir skylių, o tai sumažina apsaugines dangos savybes. Jei grūdelių dydis yra per didelis, jis yra gana grubus, o dangą lengva nulupti veikiant šiluminiam poveikiui.