Graphit mit TaC-Beschichtung

I. Untersuchung der Prozessparameter

1. TaCl5-C3H6-H2-Ar-System

2. Abscheidungstemperatur:

Gemäß der thermodynamischen Formel wird berechnet, dass bei einer Temperatur von mehr als 1273 K die freie Gibbs-Energie der Reaktion sehr niedrig ist und die Reaktion relativ vollständig ist. Die Reaktionskonstante KP ist bei 1273 K sehr groß und steigt mit der Temperatur schnell an, bei 1773 K verlangsamt sich die Wachstumsrate allmählich.

Einfluss auf die Oberflächenmorphologie der Beschichtung: Wenn die Temperatur nicht geeignet ist (zu hoch oder zu niedrig), weist die Oberfläche eine freie Kohlenstoffmorphologie oder lockere Poren auf.

(1) Bei hohen Temperaturen ist die Bewegungsgeschwindigkeit der aktiven Reaktantenatome oder -gruppen zu schnell, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung während der Ansammlung von Materialien führt und die reichen und armen Bereiche nicht reibungslos übergehen können, was zu Poren führt.

(2) Es gibt einen Unterschied zwischen der Pyrolysereaktionsgeschwindigkeit von Alkanen und der Reduktionsreaktionsgeschwindigkeit von Tantalpentachlorid. Der Pyrolysekohlenstoff ist im Überschuss vorhanden und kann sich nicht rechtzeitig mit Tantal verbinden, was dazu führt, dass die Oberfläche von Kohlenstoff umhüllt wird.

Wenn die Temperatur angemessen ist, wird die Oberfläche desTaC-Beschichtungist dicht.

TaCDie Partikel schmelzen und aggregieren miteinander, die Kristallform ist vollständig und die Korngrenzenübergänge verlaufen fließend.

3. Wasserstoffverhältnis:

Darüber hinaus gibt es viele Faktoren, die die Beschichtungsqualität beeinflussen:

-Qualität der Substratoberfläche

-Ablagerungsgasfeld

-Der Grad der Gleichmäßigkeit der Reaktantengasmischung

II. Typische Mängel vonTantalkarbidbeschichtung

1. Die Beschichtung reißt und blättert ab

Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient linearer CTE:

2. Fehleranalyse:

(1) Ursache:

(2) Charakterisierungsmethode

① Verwenden Sie die Röntgenbeugungstechnologie, um die Restspannung zu messen.

② Verwenden Sie das Gesetz von Hu Ke, um die Eigenspannung anzunähern.

(3) Verwandte Formeln

3.Verbessern Sie die mechanische Kompatibilität der Beschichtung und des Substrats

(1) Oberflächen-In-situ-Wachstumsbeschichtung

Thermische Reaktionsabscheidung und Diffusionstechnologie TRD

Geschmolzenes Salzverfahren

Vereinfachen Sie den Produktionsprozess

Senken Sie die Reaktionstemperatur

Relativ geringere Kosten

Umweltfreundlicher

Geeignet für die industrielle Großproduktion

(2) Verbundübergangsbeschichtung

Co-Abscheidungsprozess

CVDVerfahren

Mehrkomponentenbeschichtung

Die Vorteile jeder Komponente kombinieren

Passen Sie Beschichtungszusammensetzung und -anteil flexibel an

4. Thermische Reaktionsabscheidung und Diffusionstechnologie TRD

(1) Reaktionsmechanismus

Die TRD-Technologie wird auch Einbettungsverfahren genannt, bei dem zur Herstellung ein Borsäure-Tantalpentoxid-Natriumfluorid-Boroxid-Borcarbid-System verwendet wirdTantalkarbidbeschichtung.

① Geschmolzene Borsäure löst Tantalpentoxid;

② Tantalpentoxid wird zu aktiven Tantalatomen reduziert und diffundiert auf der Graphitoberfläche;

③ Aktive Tantalatome werden auf der Graphitoberfläche adsorbiert und reagieren mit Kohlenstoffatomen unter BildungTantalkarbidbeschichtung.

(2) Reaktionsschlüssel

Die Art der Karbidbeschichtung muss der Anforderung genügen, dass die freie Oxidationsbildungsenergie des das Karbid bildenden Elements höher ist als die von Boroxid.

Die freie Gibbs-Energie des Carbids ist niedrig genug (andernfalls kann es zur Bildung von Bor oder Borid kommen).

Tantalpentoxid ist ein neutrales Oxid. Bei hoher Temperatur geschmolzenes Borax kann mit dem starken Alkalioxid Natriumoxid unter Bildung von Natriumtantalat reagieren, wodurch die anfängliche Reaktionstemperatur gesenkt wird.