Fremstillingsmetode for vanlige TaC-belagte grafittdeler

DEL/1
CVD (Chemical Vapor Deposition) metode:
Ved 900-2300 ℃, ved bruk av TaCl₅og CnHm som tantal og karbonkilder, H2 som reduserende atmosfære, Ar2as bærergass, reaksjonsavsetningsfilm. Det forberedte belegget er kompakt, jevnt og med høy renhet. Imidlertid er det noen problemer som komplisert prosess, dyre kostnader, vanskelig luftstrømkontroll og lav avsetningseffektivitet.
DEL/2
Slurry sintringsmetode:
Oppslemmingen som inneholder karbonkilde, tantalkilde, dispergeringsmiddel og bindemiddel blir belagt på grafitten og sintret ved høy temperatur etter tørking. Det forberedte belegget vokser uten vanlig orientering, har lave kostnader og er egnet for storskala produksjon. Det gjenstår å utforske for å oppnå jevn og full belegg på stor grafitt, eliminere støttedefekter og forbedre beleggets bindekraft.
DEL/3
Plasma sprøytemetode:
TaC-pulver smeltes ved plasmabue ved høy temperatur, forstøves til høytemperaturdråper med høyhastighetsstråle og sprayes på overflaten av grafittmateriale. Det er lett å danne oksidlag under ikke-vakuum, og energiforbruket er stort.

 

Figur . Waferbrett etter bruk i GaN epitaksial dyrket MOCVD-enhet (Veeco P75). Den til venstre er belagt med TaC og den til høyre er belagt med SiC.

TaC belagtgrafittdeler må løses

DEL/1
Bindende kraft:
Den termiske ekspansjonskoeffisienten og andre fysiske egenskaper mellom TaC og karbonmaterialer er forskjellige, beleggets bindingsstyrke er lav, det er vanskelig å unngå sprekker, porer og termisk stress, og belegget er lett å skrelle av i den faktiske atmosfæren som inneholder råte og gjentatt heve- og avkjølingsprosess.
DEL/2
Renhet:
TaC beleggmå ha ultrahøy renhet for å unngå urenheter og forurensning under høye temperaturforhold, og de effektive innholdsstandardene og karakteriseringsstandardene for fritt karbon og iboende urenheter på overflaten og innsiden av hele belegget må avtales.
DEL/3
Stabilitet:
Høy temperaturbestandighet og motstand mot kjemisk atmosfære over 2300 ℃ er de viktigste indikatorene for å teste beleggets stabilitet. Nålehull, sprekker, manglende hjørner og enkeltorienterte korngrenser er lett å få korrosive gasser til å penetrere og trenge inn i grafitten, noe som resulterer i svikt i beleggbeskyttelsen.
DEL/4
Oksidasjonsmotstand:
TaC begynner å oksidere til Ta2O5 når det er over 500 ℃, og oksidasjonshastigheten øker kraftig med økningen i temperatur og oksygenkonsentrasjon. Overflateoksidasjonen starter fra korngrensene og små korn, og danner gradvis søylekrystaller og knuste krystaller, noe som resulterer i et stort antall hull og hull, og oksygeninfiltrasjonen intensiveres inntil belegget er strippet. Det resulterende oksidlaget har dårlig varmeledningsevne og en rekke farger i utseende.
DEL/5
Ensartethet og ruhet:
Ujevn fordeling av beleggets overflate kan føre til lokal termisk spenningskonsentrasjon, noe som øker risikoen for sprekker og avskalling. I tillegg påvirker overflateruhet direkte samspillet mellom belegget og det ytre miljø, og for høy ruhet fører lett til økt friksjon med waferen og ujevnt termisk felt.
DEL/6
Kornstørrelse:
Den jevne kornstørrelsen hjelper beleggets stabilitet. Hvis kornstørrelsen er liten, er bindingen ikke tett, og det er lett å bli oksidert og korrodert, noe som resulterer i et stort antall sprekker og hull i kornkanten, noe som reduserer beleggets beskyttende ytelse. Hvis kornstørrelsen er for stor, er den relativt grov, og belegget er lett å flasse av under termisk påkjenning.