Graphit mit TaC-Beschichtung

I. Untersuchung der Prozessparameter

1. TaCl5-C3H6-H2-Ar-System

2. Abscheidungstemperatur:

Gemäß der thermodynamischen Formel lässt sich berechnen, dass bei Temperaturen über 1273 K die freie Gibbs-Energie der Reaktion sehr niedrig ist und die Reaktion nahezu vollständig abläuft. Die Reaktionskonstante K_P ist bei 1273 K sehr groß und steigt mit der Temperatur rapide an, wobei sich die Wachstumsrate bei 1773 K allmählich verlangsamt.

Einfluss auf die Oberflächenmorphologie der Beschichtung: Bei ungeeigneter Temperatur (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 hoch, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung während der Materialansammlung führt. Die Bereiche mit hohem und niedrigem Materialgehalt können nicht reibungslos ineinander übergehen, wodurch Poren entstehen.

(2) Es besteht ein Unterschied zwischen der Pyrolysegeschwindigkeit von Alkanen und der Reduktionsgeschwindigkeit von Tantalpentachlorid. Der Pyrolysekohlenstoff ist im Überschuss vorhanden und kann sich nicht rechtzeitig mit Tantal verbinden, wodurch die Oberfläche mit Kohlenstoff umhüllt wird.

Bei geeigneter Temperatur wird die Oberfläche derTaC-Beschichtungist dicht.

TaCDie Partikel verschmelzen und aggregieren miteinander, die Kristallform ist vollständig ausgebildet und die Korngrenzen gehen sanft ineinander über.

3. Wasserstoffverhältnis:

Darüber hinaus gibt es viele Faktoren, die die Qualität der Beschichtung beeinflussen:

-Substratoberflächenqualität

-Ablagerungsgasfeld

-Der Grad der Gleichmäßigkeit der Reaktionsgasmischung

II. Typische Mängel vonTantalcarbid-Beschichtung

1. Risse und Abblättern der Beschichtung

Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient (linearer CTE):

2. Fehleranalyse:

(1) Ursache:

(2) Charakterisierungsmethode

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

② Verwenden Sie das Hu-Ke-Gesetz, um die Restspannung näherungsweise zu bestimmen.

(3) Verwandte Formeln

3. Die mechanische Kompatibilität der Beschichtung und des Substrats verbessern.

(1) Oberflächenbeschichtung durch In-situ-Wachstum

Thermische Reaktionsabscheidungs- und Diffusionstechnologie (TRD)

Schmelzsalzverfahren

Vereinfachen Sie den Produktionsprozess

Senken Sie die Reaktionstemperatur

vergleichsweise niedrigere Kosten

Umweltfreundlicher

Geeignet für die industrielle Großproduktion

(2) Verbundübergangsbeschichtung

Co-Depositionsprozess

CVDVerfahren

Mehrkomponentenbeschichtung

Die Vorteile jeder Komponente kombinieren

Die Zusammensetzung und das Verhältnis der Beschichtung lassen sich flexibel anpassen.

4. Thermische Reaktionsabscheidungs- und Diffusionstechnologie (TRD)

(1) Reaktionsmechanismus

Die TRD-Technologie wird auch als Einbettungsverfahren bezeichnet und verwendet ein System aus Borsäure, Tantalpentoxid, Natriumfluorid, Boroxid und Borcarbid zur Herstellung.Tantalcarbid-Beschichtung.

① Geschmolzene Borsäure löst Tantalpentoxid auf;

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

③ Aktive Tantalatome werden an der Graphitoberfläche adsorbiert und reagieren mit Kohlenstoffatomen zuTantalcarbid-Beschichtung.

(2) Reaktionsschlüssel

Die Art der Carbidbeschichtung muss die Anforderung erfüllen, dass die Oxidationsbildungsenergie des das Carbid bildenden Elements höher ist als die von Boroxid.

Die Gibbs-freie Energie des Carbids ist niedrig genug (andernfalls könnten Bor oder Borid entstehen).

Tantalpentoxid ist ein neutrales Oxid. In hochtemperiertem, geschmolzenem Borax kann es mit dem stark alkalischen Oxid Natriumoxid zu Natriumtantalat reagieren, wodurch die anfängliche Reaktionstemperatur gesenkt wird.