Herstellungsverfahren für übliche TaC-beschichtete Graphitteile

TEIL/1
CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition):
Bei 900-2300℃, mit TaCl₅und CnHm als Tantal- und Kohlenstoffquellen, H₂ als reduzierende Atmosphäre, Ar₂ als Trägergas, Reaktionsabscheidungsfilm. Die vorbereitete Beschichtung ist kompakt, gleichmäßig und von hoher Reinheit. Es gibt jedoch einige Probleme wie komplizierte Prozesse, hohe Kosten, schwierige Luftstromsteuerung und geringe Abscheidungseffizienz.
TEIL/2
Slurry-Sinterverfahren:
Die Aufschlämmung, die Kohlenstoffquelle, Tantalquelle, Dispergiermittel und Bindemittel enthält, wird auf den Graphit aufgetragen und nach dem Trocknen bei hoher Temperatur gesintert. Die vorbereitete Beschichtung wächst ohne regelmäßige Ausrichtung, ist kostengünstig und für die Massenproduktion geeignet. Es muss noch erforscht werden, um eine gleichmäßige und vollständige Beschichtung auf großem Graphit zu erreichen, Stützdefekte zu beseitigen und die Bindungskraft der Beschichtung zu verbessern.
TEIL/3
Plasmaspritzverfahren:
TaC-Pulver wird durch einen Plasmalichtbogen bei hoher Temperatur geschmolzen, durch einen Hochgeschwindigkeitsstrahl in Hochtemperaturtröpfchen zerstäubt und auf die Oberfläche des Graphitmaterials gesprüht. Ohne Vakuum kann sich leicht eine Oxidschicht bilden, und der Energieverbrauch ist hoch.

 

Figur . Wafer-Tray nach der Verwendung in einem epitaktisch gewachsenen GaN-MOCVD-Gerät (Veeco P75). Die linke ist mit TaC beschichtet, die rechte mit SiC.

TaC-beschichtetGraphitteile müssen gelöst werden

TEIL/1
Bindungskraft:
Der Wärmeausdehnungskoeffizient und andere physikalische Eigenschaften zwischen TaC und Kohlenstoffmaterialien sind unterschiedlich, die Haftfestigkeit der Beschichtung ist gering, es ist schwierig, Risse, Poren und thermische Spannungen zu vermeiden, und die Beschichtung lässt sich in der tatsächlichen Atmosphäre, die Fäulnis und Fäulnis enthält, leicht ablösen wiederholter Auf- und Abkühlvorgang.
TEIL/2
Reinheit:
TaC-BeschichtungEs muss von höchster Reinheit sein, um Verunreinigungen und Verschmutzung unter Hochtemperaturbedingungen zu vermeiden, und es müssen wirksame Gehaltsstandards und Charakterisierungsstandards für freien Kohlenstoff und intrinsische Verunreinigungen auf der Oberfläche und im Inneren der gesamten Beschichtung vereinbart werden.
TEIL/3
Stabilität:
Hohe Temperaturbeständigkeit und Beständigkeit gegen chemische Atmosphäre über 2300℃ sind die wichtigsten Indikatoren zur Prüfung der Stabilität der Beschichtung. Nadellöcher, Risse, fehlende Ecken und Korngrenzen mit einer einzigen Orientierung können leicht dazu führen, dass korrosive Gase in den Graphit eindringen und eindringen, was zu einem Versagen des Beschichtungsschutzes führt.
TEIL/4
Oxidationsbeständigkeit:
TaC beginnt zu Ta2O5 zu oxidieren, wenn es über 500℃ liegt, und die Oxidationsrate steigt mit steigender Temperatur und Sauerstoffkonzentration stark an. Die Oberflächenoxidation beginnt an den Korngrenzen und kleinen Körnern und bildet nach und nach säulenförmige und gebrochene Kristalle, was zu einer großen Anzahl von Lücken und Löchern führt und die Sauerstoffinfiltration verstärkt, bis die Beschichtung abgestreift wird. Die resultierende Oxidschicht weist eine schlechte Wärmeleitfähigkeit und ein vielfältiges Erscheinungsbild auf.
TEIL/5
Gleichmäßigkeit und Rauheit:
Eine ungleichmäßige Verteilung der Beschichtungsoberfläche kann zu einer lokalen Konzentration thermischer Spannungen führen und das Risiko von Rissen und Abplatzungen erhöhen. Darüber hinaus wirkt sich die Oberflächenrauheit direkt auf die Wechselwirkung zwischen der Beschichtung und der äußeren Umgebung aus, und eine zu hohe Rauheit führt leicht zu erhöhter Reibung mit dem Wafer und einem ungleichmäßigen Wärmefeld.
TEIL/6
Körnung:
Die gleichmäßige Korngröße trägt zur Stabilität der Beschichtung bei. Wenn die Korngröße klein ist, ist die Bindung nicht fest und es kann leicht oxidieren und korrodieren, was zu einer großen Anzahl von Rissen und Löchern in der Kornkante führt, was die Schutzleistung der Beschichtung verringert. Ist die Körnung zu groß, ist sie relativ rau und die Beschichtung platzt bei thermischer Belastung leicht ab.