An próiseas bunúsach deSiCTá fás criostail roinnte ina sublimation agus dhianscaoileadh na n-amhábhar ag teocht ard, iompar substaintí céim gáis faoi ghníomhaíocht grádán teochta, agus fás athchriostalú substaintí céim gáis ag an síolchriostail. Bunaithe ar seo, tá an taobh istigh den bhreogán roinnte ina thrí chuid: limistéar amhábhar, seomra fáis agus criostal síl. Tarraingíodh samhail insamhalta uimhriúil bunaithe ar an bhfriotú iarbhírSiCtrealamh fáis criostail aonair (féach Fíor 1). Sa ríomh: bun anbreogánIs é 90 mm ar shiúl ó bhun an téitheoir taobh, is é an teocht barr an breogán 2100 ℃, tá trastomhas na gcáithníní amhábhar 1000 μm, is é an porosity 0.6, is é an brú fáis 300 Pa, agus is é 100 h an t-am fáis . Is é 5 mm an tiús PG, tá an trastomhas comhionann le trastomhas istigh an bhreogán, agus tá sé suite 30 mm os cionn an amhábhar. Breathnaítear ar phróisis sublimation, carbónú, agus athchriostalú an chrios amhábhar sa ríomh, agus ní chuirtear san áireamh an t-imoibriú idir substaintí PG agus céim gáis. Léirítear na paraiméadair maoine fisiceacha a bhaineann le ríomh i dTábla 1.
Fíor 1 Samhail ríofa insamhladh. (a) Samhail réimse teirmeach le haghaidh ionsamhlúcháin fáis chriostail; (b) Roinn inmheánach an bhreogán agus na fadhbanna fisiceacha gaolmhara
Tábla 1 Roinnt paraiméadair fhisiceacha a úsáideadh sa ríomh
Léirítear i bhFíor 2(a) go bhfuil teocht an struchtúir ina bhfuil PG (sonraithe mar struchtúr 1) níos airde ná teocht an struchtúir saor ó PG (sonraithe mar struchtúr 0) faoi bhun PG, agus níos ísle ná teocht an struchtúir 0 os cionn PG. Méadaíonn an grádán teocht iomlán, agus feidhmíonn PG mar ghníomhaire teasa-inslithe. De réir Fíoracha 2(b) agus 2(c), tá grádáin teochta aiseach agus gathacha struchtúr 1 sa chrios amhábhar níos lú, tá an dáileadh teochta níos comhionann, agus tá sublimation an ábhair níos iomláine. Murab ionann agus an crios amhábhar, léiríonn Fíor 2(c) go bhfuil an grádán teocht gathacha ag an gcriostail síl de struchtúr 1 níos mó, rud a d'fhéadfadh a bheith mar gheall ar chomhréireanna éagsúla modhanna aistrithe teasa éagsúla, rud a chabhraíonn leis an criostail fás le comhéadan dronnach . I bhFíor 2(d), léiríonn an teocht ag suíomhanna difriúla sa bhreogán treocht atá ag méadú de réir mar a théann an fás ar aghaidh, ach laghdaítear an difríocht teochta idir struchtúr 0 agus struchtúr 1 de réir a chéile sa chrios amhábhar agus méaduithe de réir a chéile sa seomra fáis.
Fíor 2 Dáileadh teochta agus athruithe sa bhreogán. (a) Dáileadh teochta taobh istigh den bhreogán struchtúr 0 (ar chlé) agus struchtúr 1 (ar dheis) ag 0 h, aonad: ℃; (b) Dáileadh teochta ar lárlíne an bhreogán de struchtúr 0 agus de struchtúr 1 ó bhun an amhábhair go dtí an síolchriostail ag 0 h; (c) Dáileadh teochta ón lár go dtí imeall an bhreogán ar an dromchla criostail síol (A) agus an dromchla amhábhar (B), lár (C) agus bun (D) ag 0 h, is é an ais chothrománach r an ga síolchriostail do A, agus ga achair amhábhar do B~D; (d) Athruithe teochta i lár an chuid uachtarach (A), dromchla amhábhar (B) agus lár (C) den seomra fáis de struchtúr 0 agus struchtúr 1 ag 0, 30, 60, agus 100 h.
Taispeánann Figiúr 3 an t-iompar ábhartha ag amanna éagsúla sa bhreogán de struchtúr 0 agus de struchtúr 1. Méadaíonn an ráta sreafa ábhar céim gáis sa limistéar amhábhar agus sa seomra fáis le méadú ar an suíomh, agus lagaíonn an iompar ábhar mar a théann an fás chun cinn. . Léiríonn Fíor 3 freisin, faoi na coinníollacha insamhalta, go n-grafaíonn an t-amhábhar ar dtús ar bhalla taobh an bhreogán agus ansin ar bhun an bhreogán. Ina theannta sin, tá athchriostalú ar dhromchla an amhábhar agus tiúsann sé de réir a chéile de réir mar a théann an fás ar aghaidh. Léiríonn Fíoracha 4(a) agus 4(b) go laghdaítear an ráta sreafa ábhair laistigh den amhábhar de réir mar a théann an fás ar aghaidh, agus go bhfuil an ráta sreafa ábhair ag 100 h thart ar 50% den nóiméad tosaigh; áfach, tá an ráta sreafa sách mór ar an imeall mar gheall ar ghrafú an amhábhar, agus tá an ráta sreafa ar an imeall níos mó ná 10 n-uaire níos mó ná an ráta sreafa sa lárcheantar ag 100 h; ina theannta sin, déanann éifeacht PG i struchtúr 1 an ráta sreafa ábhar i réimse amhábhar struchtúr 1 níos ísle ná an struchtúr 0. I bhFíor 4(c), tá an sreabhadh ábhair sa limistéar amhábhar agus sa limistéar amhábhar araon. lagaíonn an seomra fáis de réir a chéile de réir mar a théann an fás ar aghaidh, agus leanann an sreabhadh ábhair sa limistéar amhábhar ag laghdú, rud a tharlaíonn mar gheall ar oscailt an chainéil sreafa aeir ag imeall an bhreogán agus an bac ar athchriostalú ag an mbarr; sa seomra fáis, laghdaítear ráta sreafa ábhar struchtúr 0 go tapa sa 30 h tosaigh go 16%, agus ní laghdaítear ach 3% san am ina dhiaidh sin, agus tá struchtúr 1 fós sách cobhsaí ar feadh an phróisis fáis. Mar sin, cabhraíonn PG leis an ráta sreafa ábhair sa seomra fáis a chobhsú. Déanann Fíor 4(d) comparáid idir an ráta sreafa ábhair ag tosaigh fáis na criostail. I láthair na huaire tosaigh agus 100 h, tá an t-iompar ábhartha sa chrios fáis de struchtúr 0 níos láidre ná sin i struchtúr 1, ach tá achar ráta sreabhadh ard i gcónaí ar imeall struchtúr 0, rud a fhágann go bhfuil fás iomarcach ar an imeall. . Cuireann láithreacht PG i struchtúr 1 an feiniméan seo faoi chois go héifeachtach.
Fíor 3 Sreabhadh ábhair sa bhreogán. Sruthlínte (ar chlé) agus veicteoirí treoluas (ar dheis) iompar ábhar gáis i struchtúir 0 agus 1 ag amanna éagsúla, aonad veicteora treoluas: m/s
Fíor 4 Athruithe ar ráta sreafa ábhair. (a) Athruithe ar dháileadh ráta sreafa an ábhair i lár an amhábhair struchtúr 0 ag 0, 30, 60, agus 100 h, is é r ga an limistéir amhábhar; (b) Athruithe ar dháileadh ráta sreafa an ábhair i lár amhábhar struchtúr 1 ag 0, 30, 60, agus 100 h, is é r ga an limistéir amhábhar; (c) Athruithe ar an ráta sreafa ábhair laistigh den seomra fáis (A, B) agus laistigh den amhábhar (C, D) de struchtúir 0 agus 1 le himeacht ama; (d) Dáileadh ráta sreafa ábhair gar do dhromchla síolchriostail struchtúir 0 agus 1 ag 0 agus 100 h, is é r ga an chriostail síl
Bíonn tionchar ag C/S ar chobhsaíocht criostalach agus ar dhlús lochtanna fáis criostail SiC. Déanann Fíor 5(a) comparáid idir dáileadh cóimheasa C/Si an dá struchtúr ag an nóiméad tosaigh. Laghdaíonn an cóimheas C/Si de réir a chéile ó bhun go barr an bhreogán, agus bíonn an cóimheas C/Si de struchtúr 1 i gcónaí níos airde ná an cóimheas struchtúr 0 ag suíomhanna éagsúla. Léiríonn Fíoracha 5(b) agus 5(c) go dtiocfaidh méadú de réir a chéile ar an gcóimheas C/Si le fás, a bhaineann leis an méadú ar theocht inmheánach sa chéim níos déanaí den fhás, feabhas a chur ar graifítiú amhábhar, agus imoibriú Si. comhpháirteanna sa phas gáis leis an breogán graifíte. I bhFíor 5(d), tá na cóimheasa C/Si de struchtúr 0 agus struchtúr 1 an-difriúil faoi bhun PG (0, 25 mm), ach beagán difriúil os cionn PG (50 mm), agus méadaíonn an difríocht de réir a chéile agus é ag druidim leis an gcriostail. . Go ginearálta, tá an cóimheas C/Si de struchtúr 1 níos airde, rud a chabhraíonn leis an bhfoirm criostail a chobhsú agus an dóchúlacht go dtarlóidh trasdul céime a laghdú.
Fíor 5 Dáileadh agus athruithe ar chóimheas C/Si. (a) dáileadh an chóimheasa C/Si i breogáin dar struchtúr 0 (ar chlé) agus struchtúr 1 (ar dheis) ag 0 h; (b) cóimheas C/Si ag faid dhifriúla ó lárlíne an bhreogán de struchtúr 0 ag amanna éagsúla (0, 30, 60, 100 h); (c) cóimheas C/Si ag faid dhifriúla ó lárlíne breogán déanmhais 1 ag amanna éagsúla (0, 30, 60, 100 h); (d) Comparáid idir an cóimheas C/Si ag faid éagsúla (0, 25, 50, 75, 100 mm) ó lárlíne an bhreogán de struchtúr 0 (líne sholadach) agus de dhéanmhas 1 (líne sceite) ag amanna éagsúla (0, 30, 60, 100 h).
Taispeánann Figiúr 6 na hathruithe ar thrastomhas na gcáithníní agus porosity na réigiún amhábhar den dá struchtúr. Léiríonn an figiúr go laghdaítear trastomhas na n-amhábhar agus go n-ardóidh an porosity in aice leis an mballa breogán, agus leanann an porosity imeall ag méadú agus leanann trastomhas na gcáithníní ag laghdú de réir mar a théann an fás ar aghaidh. Tá an porosity imeall uasta thart ar 0.99 ag 100 h, agus tá trastomhas na gcáithníní íosta thart ar 300 μm. Méadaíonn trastomhas na gcáithníní agus laghdaítear an porosity ar dhromchla uachtarach an amhábhar, a fhreagraíonn don athchriostalú. Méadaíonn tiús an limistéir athchriostalaithe de réir mar a théann an fás chun cinn, agus leanann méid na gcáithníní agus an porosity ag athrú. Sroicheann trastomhas uasta na gcáithníní níos mó ná 1500 μm, agus is é 0.13 an porosity íosta. Ina theannta sin, ós rud é go n-ardóidh PG teocht an limistéir amhábhar agus go bhfuil an t-ollsháithiúchán gáis beag, is beag an tiús athchriostalaithe den chuid uachtarach den amhábhar de struchtúr 1, rud a fheabhsaíonn an ráta úsáide amhábhar.
Fíor 6 Athruithe ar thrastomhas na gcáithníní (ar chlé) agus porosity (ar dheis) an limistéir amhábhar de struchtúr 0 agus struchtúr 1 ag amanna éagsúla, aonad trastomhas na gcáithníní: μm
Léiríonn Figiúr 7 go bhfuil struchtúr 0 warps ag tús an fháis, a d'fhéadfadh a bheith bainteach leis an ráta sreafa ábhar iomarcach de bharr grafitization an imeall amhábhar. Déantar an méid warping a lagú le linn an phróisis fáis ina dhiaidh sin, rud a fhreagraíonn don athrú ar ráta sreafa ábhair ar thaobh tosaigh an fhás criostail de struchtúr 0 i bhFíor 4 (d). I struchtúr 1, mar gheall ar éifeacht PG, ní léiríonn an comhéadan criostail warping. Ina theannta sin, déanann PG ráta fáis struchtúr 1 i bhfad níos ísle ná struchtúr 0. Níl tiús lár an struchtúir 1 tar éis 100 h ach 68% den struchtúr 0.
Fíor 7 Athruithe comhéadan struchtúr 0 agus struchtúr 1 criostail ag 30, 60, agus 100 h
Rinneadh fás criostail faoi choinníollacha próisis insamhalta uimhriúil. Taispeántar na criostail a fhásann struchtúr 0 agus struchtúr 1 i bhFíor 8(a) agus i bhFíor 8(b), faoi seach. Taispeánann an criostail struchtúr 0 comhéadan cuasach, le droimneachtaí sa limistéar lárnach agus trasdul céim ag an imeall. Léiríonn an dronnach dromchla méid áirithe neamhchineálachta in iompar na n-ábhar gás-chéim, agus is ionann trasdul céime agus an cóimheas íseal C/Si. Tá comhéadan an chriostail a fhástar de réir struchtúr 1 beagán dronnach, ní aimsítear aon aistriú céim, agus is é an tiús 65% den chriostail gan PG. Go ginearálta, comhfhreagraíonn na torthaí fáis criostail leis na torthaí insamhalta, le difríocht teocht gathacha níos mó ag comhéadan criostail struchtúr 1, tá an fás tapa ar an imeall faoi chois, agus tá an ráta sreafa iomlán ábhar níos moille. Tá an treocht foriomlán comhsheasmhach leis na torthaí insamhalta uimhriúla.
Figiúr 8 Criostail SiC a fhástar faoi struchtúr 0 agus struchtúr 1
Conclúid
Cuidíonn PG le feabhas a chur ar theocht iomlán an limistéir amhábhar agus feabhas a chur ar aonfhoirmeacht teochta aiseach agus gathacha, chun sublimation iomlán agus úsáid iomlán an amhábhar a chur chun cinn; méaduithe an difríocht teochta barr agus bun, agus méadóidh grádán gathacha an dromchla criostail síol, rud a chabhraíonn le fás an chomhéadan dronnach a choinneáil. Maidir le haistriú mais, laghdaítear an ráta aistrithe mais iomlán le tabhairt isteach PG, athraíonn an ráta sreafa ábhair sa seomra fáis ina bhfuil PG níos lú le himeacht ama, agus tá an próiseas fáis iomlán níos cobhsaí. Ag an am céanna, cuireann PG bac go héifeachtach ar tharla aistriú mais imeall iomarcach. Ina theannta sin, méadaíonn PG freisin an cóimheas C/Si den timpeallacht fáis, go háirithe ag imeall tosaigh an chomhéadain criostail síl, rud a chabhraíonn le laghdú a dhéanamh ar tharla athrú céime le linn an phróisis fáis. Ag an am céanna, laghdaíonn éifeacht inslithe theirmigh PG go pointe áirithe go dtarlóidh athchriostalú sa chuid uachtarach den amhábhar. Maidir le fás criostail, moillíonn PG an ráta fáis criostail, ach tá an comhéadan fáis níos dronnach. Mar sin, is bealach éifeachtach é PG chun timpeallacht fáis criostail SiC a fheabhsú agus cáilíocht criostail a bharrfheabhsú.
Am postála: Meitheamh-18-2024