Tha am pròiseas bunaiteach deSiCtha fàs criostail air a roinn ann an sublimation agus lobhadh stuthan amh aig teòthachd àrd, giùlan stuthan ìre gas fo ghnìomh caisead teòthachd, agus fàs ath-chriostalachadh de stuthan ìre gas aig a’ chriostail sìl. Stèidhichte air an seo, tha taobh a-staigh an t-seallaidh air a roinn ann an trì pàirtean: raon stuthan amh, seòmar fàis agus criostal sìl. Chaidh modal atharrais àireamhach a tharraing stèidhichte air an fhìor resistiveSiCuidheam fàs criostail singilte (faic Figear 1). Anns an àireamhachadh: bonn anceusadhtha e 90 mm air falbh bho bhonn an teasadair taobh, is e an teòthachd as àirde den bhreabadair 2100 ℃, is e trast-thomhas na gràin stuthan amh 1000 μm, is e porosity 0.6, is e cuideam fàis 300 Pa, agus is e an ùine fàis 100 h . Is e an tighead PG 5 mm, tha an trast-thomhas co-ionann ri trast-thomhas a-staigh an t-seabhag, agus tha e suidhichte 30 mm os cionn an stuth amh. Thathas a’ beachdachadh air pròiseasan sublimation, carbonization, agus ath-chriostalachadh sòn an stuth amh anns an àireamhachadh, agus chan eilear a’ beachdachadh air an ath-bhualadh eadar stuthan ìre PG agus gas. Tha paramadairean seilbh corporra co-cheangailte ri àireamhachadh air an sealltainn ann an Clàr 1.
Figear 1 Modail àireamhachaidh atharrais. (a) Modail raon teirmeach airson atharrais fàs criostail; (b) Roinn de raon a-staigh a’ cheusaidh agus duilgheadasan corporra co-cheangailte ris
Clàr 1 Cuid de pharaimearan fiosaigeach a chleachdar san àireamhachadh
Tha Figear 2(a) a’ sealltainn gu bheil teòthachd an structair anns a bheil PG (air a chomharrachadh mar structar 1) nas àirde na teòthachd an structair gun PG (air a chomharrachadh mar structar 0) fo PG, agus nas ìsle na an structar 0 os cionn PG. Bidh an caisead teòthachd iomlan ag àrdachadh, agus tha PG ag obair mar àidseant teas-dìon. A rèir Figearan 2(b) agus 2(c), tha caisead teòthachd axial agus radial structar 1 ann an sòn an stuth amh nas lugha, tha an cuairteachadh teòthachd nas èideadh, agus tha sublimation an stuth nas coileanta. Eu-coltach ris an raon stuthan amh, tha Figear 2(c) a 'sealltainn gu bheil an caisead teòthachd radial aig criostal sìol structar 1 nas motha, a dh' fhaodadh a bhith air adhbhrachadh leis na cuibhreannan eadar-dhealaichte de mhodhan gluasad teas eadar-dhealaichte, a tha a 'cuideachadh a' chriostail a 'fàs le eadar-aghaidh convex . Ann am Figear 2(d), tha an teòthachd aig diofar shuidheachaidhean anns a’ cheusadh a’ sealltainn gluasad a tha a’ sìor fhàs mar a tha am fàs a’ dol air adhart, ach tha an eadar-dhealachadh teòthachd eadar structar 0 agus structar 1 a’ dol sìos mean air mhean ann an sòn an stuth amh agus mean air mhean àrdachadh anns an t-seòmar fàis.
Figear 2 Cuairteachadh teòthachd agus atharrachaidhean anns a’ cheusadh. (a) Teòthachd cuairteachadh taobh a-staigh an crucible structar 0 (clì) agus structar 1 (deas) aig 0 h, aonad: ℃; (b) Cuairteachadh teòthachd air loidhne meadhan an t-sròin de structar 0 agus structar 1 bho bhonn an stuth amh gu criostal an t-sìl aig 0 h; (c) Sgaoileadh teòthachd bhon mheadhan gu oir an t-seilear air uachdar criostal an t-sìl (A) agus uachdar an stuth amh (B), meadhan (C) agus bonn (D) aig 0 h, is e an axis chòmhnard r an radius criostal sìl airson A, agus radius raon an stuth amh airson B~D; (d) Atharrachaidhean teòthachd ann am meadhan a 'phàirt àrd (A), uachdar stuth amh (B) agus meadhan (C) den t-seòmar fàis de structar 0 agus structar 1 aig 0, 30, 60, agus 100 h.
Tha Figear 3 a 'sealltainn a' chòmhdhail stuthan aig amannan eadar-dhealaichte ann an structar 0 agus structar 1. Tha ìre sruth stuth ìre gas anns an raon stuth amh agus an seòmar fàis ag àrdachadh le àrdachadh suidheachadh, agus tha còmhdhail stuthan a 'lagachadh mar a thèid am fàs air adhart . Tha Figear 3 cuideachd a’ sealltainn, fo chumhachan atharrais, gu bheil an stuth amh an-toiseach a’ grafadh air balla-taobh a’ cheusaidh agus an uairsin air bonn a’ cheusaidh. A bharrachd air an sin, tha ath-chriostalachadh air uachdar an stuth amh agus bidh e a’ tiormachadh mean air mhean mar a thèid am fàs air adhart. Tha figearan 4(a) agus 4(b) a’ sealltainn gu bheil an ìre sruth stuthan taobh a-staigh an stuth amh a’ dol sìos mar a tha am fàs a’ dol air adhart, agus gu bheil an ìre sruth stuthan aig 100 h mu 50% den chiad mhionaid; ge-tà, tha an ìre sruth gu ìre mhath mòr aig an oir mar thoradh air grafaitachadh an stuth amh, agus tha an ìre sruth aig an oir còrr is 10 tursan nas àirde na an ìre sruth anns an raon mheadhanach aig 100 h; A bharrachd air an sin, tha buaidh PG ann an structar 1 a’ fàgail ìre sruth stuthan ann an raon stuth amh de structar 1 nas ìsle na an structar 0. bidh seòmar fàis a’ lagachadh mean air mhean mar a bhios am fàs a’ dol air adhart, agus tha an sruth stuthan ann an raon an stuth amh a’ sìor dhol sìos, a tha air adhbhrachadh le fosgladh an t-sianail sruth-adhair aig oir a’ cheusaidh agus bacadh air ath-chriostalachadh aig a’ mhullach; anns an t-seòmar fàis, tha an ìre sruth stuthan de structar 0 a 'lùghdachadh gu luath anns a' chiad 30 h gu 16%, agus chan eil e a 'lùghdachadh ach 3% anns an ùine a leanas, fhad' sa tha structar 1 fhathast an ìre mhath seasmhach tron phròiseas fàis. Mar sin, bidh PG a’ cuideachadh le bhith a’ bunailteachadh ìre sruth stuthan anns an t-seòmar fàis. Tha Figear 4(d) a’ dèanamh coimeas eadar ìre sruth stuthan aig aghaidh fàs criostal. Aig a 'chiad ìre agus 100 h, tha an còmhdhail stuthan ann an raon fàis structar 0 nas làidire na sin ann an structar 1, ach tha an-còmhnaidh ìre ìre sruth àrd aig oir structar 0, a tha a' leantainn gu cus fàs aig an oir . Tha làthaireachd PG ann an structar 1 gu h-èifeachdach a’ cuir às don iongantas seo.
Figear 3 Sruth stuthan anns a’ bhreabadair. Sgioblachadh (clì) agus vectaran astar (deas) de ghiùlan stuth gas ann an structaran 0 agus 1 aig diofar amannan, aonad vectar astar: m/s
Figear 4 Atharrachaidhean ann an ìre sruth stuthan. (a) Atharraichean ann an cuairteachadh ìre sruth stuthan ann am meadhan stuth amh structar 0 aig 0, 30, 60, agus 100 h, is e r radius an raon stuthan amh; (b) Atharraichean ann an cuairteachadh ìre sruth stuthan ann am meadhan stuth amh structar 1 aig 0, 30, 60, agus 100 h, is e r radius an raon stuthan amh; (c) Atharrachaidhean ann an ìre sruth stuthan taobh a-staigh an t-seòmair fàis (A, B) agus taobh a-staigh an stuth amh (C, D) de structaran 0 agus 1 thar ùine; (d) Sgaoileadh ìre sruthadh stuthan faisg air uachdar criostal sìol structaran 0 agus 1 aig 0 agus 100 h, is e r radius a ’chriostail sìl
Bidh C / Si a’ toirt buaidh air seasmhachd criostalach agus dùmhlachd easbhaidh fàs criostail SiC. Tha Figear 5(a) a’ dèanamh coimeas eadar cuairteachadh co-mheas C/Si an dà structar aig a’ chiad mhionaid. Bidh an co-mheas C/Si a’ dol sìos mean air mhean bho bhonn gu mullach a’ bhreusgain, agus tha an co-mheas C/Si de structar 1 an-còmhnaidh nas àirde na structar 0 aig diofar shuidheachaidhean. Tha figearan 5(b) agus 5(c) a’ sealltainn gu bheil an co-mheas C/Si a’ meudachadh mean air mhean le fàs, a tha co-cheangailte ri àrdachadh ann an teòthachd a-staigh anns an ìre fàis nas fhaide air adhart, àrdachadh grafaitachadh stuthan amh, agus freagairt Si. co-phàirtean anns an ìre gas leis a’ ghrafite crucible. Ann am Figear 5(d), tha na co-mheasan C / Si de structar 0 agus structar 1 gu math eadar-dhealaichte fo PG (0, 25 mm), ach beagan eadar-dhealaichte os cionn PG (50 mm), agus bidh an eadar-dhealachadh a’ meudachadh mean air mhean mar a tha e faisg air a’ chriostail. . San fharsaingeachd, tha an co-mheas C/Si de structar 1 nas àirde, a tha a’ cuideachadh le bhith a’ bunailteachadh an fhoirm criostal agus a’ lughdachadh coltachd gluasad ìre.
Figear 5 Sgaoileadh agus atharrachaidhean co-mheas C/Si. (a) Sgaoileadh co-mheas C/Si ann an crucibles structar 0 (clì) agus structar 1 (deas) aig 0 h; (b) Co-mheas C/Si aig astaran eadar-dhealaichte bho loidhne meadhan an structair 0 aig diofar amannan (0, 30, 60, 100 h); (c) Co-mheas C/Si aig astaran eadar-dhealaichte bho loidhne meadhan an structair 1 aig diofar amannan (0, 30, 60, 100 h); (d) Coimeas co-mheas C/Si aig diofar astaran (0, 25, 50, 75, 100 mm) bho loidhne meadhan an structair 0 (loidhne chruaidh) agus structar 1 (loidhne briste) aig diofar amannan (0, 30, 60, 100 h).
Tha Figear 6 a’ sealltainn na h-atharrachaidhean ann an trast-thomhas mìrean agus porosity roinnean stuthan amh an dà structar. Tha am figear a’ sealltainn gu bheil trast-thomhas an stuth amh a’ dol sìos agus am porosity a’ dol am meud faisg air a’ bhalla bhreugach, agus tha porosity na h-oir a’ sìor dhol am meud agus trast-thomhas a’ ghràin a’ sìor dhol sìos mar a thèid am fàs air adhart. Tha an porosity iomall as àirde timcheall air 0.99 aig 100 h, agus tha an trast-thomhas gràin as ìsle timcheall air 300 μm. Bidh trast-thomhas a ’ghràin ag àrdachadh agus bidh an porosity a’ lughdachadh air uachdar àrd an stuth amh, a rèir ath-chriostalachadh. Bidh tiugh an raon ath-chriostalachaidh a’ dol am meud mar a bhios am fàs a’ dol air adhart, agus tha meud nam mìrean agus am porosity a’ sìor atharrachadh. Tha an trast-thomhas as àirde de ghràinean a’ ruighinn barrachd air 1500 μm, agus is e an porosity as ìsle 0.13. A bharrachd air an sin, leis gu bheil PG ag àrdachadh teòthachd an raon stuthan amh agus gu bheil an t-supersaturation gas beag, tha tiugh ath-chriostalachadh pàirt àrd stuth amh structar 1 beag, a leasaicheas ìre cleachdadh stuthan amh.
Figear 6 Atharrachaidhean ann an trast-thomhas mìrean (clì) agus porosity (deas) de raon stuthan amh structar 0 agus structar 1 aig diofar amannan, aonad trast-thomhas gràin: μm
Tha Figear 7 a’ sealltainn gu bheil structar 0 warps aig toiseach fàis, a dh’ fhaodadh a bhith co-cheangailte ris an ìre cus sruth stuthan a dh’ adhbhraich grafaiteachadh oir an stuth amh. Tha an ìre de bhlàthachadh air a lagachadh tron phròiseas fàis às deidh sin, a tha a rèir an atharrachaidh ann an ìre sruth stuthan air beulaibh fàs criostail structar 0 ann am Figear 4 (d). Ann an structar 1, mar thoradh air buaidh PG, chan eil an eadar-aghaidh criostail a’ nochdadh warping. A bharrachd air an sin, tha PG cuideachd a’ dèanamh ìre fàis structar 1 gu math nas ìsle na ìre structar 0. Chan eil tiugh meadhan criostal structar 1 às deidh 100 h ach 68% den structar 0.
Figear 7 Atharraichean eadar-aghaidh de structar 0 agus criostalan structar 1 aig 30, 60, agus 100 h
Chaidh fàs criostal a dhèanamh fo chumhachan pròiseas atharrais àireamhach. Tha na criostalan air fàs le structar 0 agus structar 1 air an sealltainn ann am Figear 8(a) agus Figear 8(b), fa leth. Tha criostal structar 0 a’ sealltainn eadar-aghaidh cuasach, le tonnan sa mheadhan agus eadar-ghluasad ìre aig an oir. Tha convexity an uachdar a’ riochdachadh ìre sònraichte de neo-sheòrsachd ann an còmhdhail stuthan ìre-gas, agus tha tachartas gluasaid ìre a’ freagairt ris a’ cho-mheas C/Si ìosal. Tha eadar-aghaidh a’ chriostail air fhàs le structar 1 beagan convex, chan eil eadar-ghluasad ìre air a lorg, agus tha an tighead 65% den chriostail às aonais PG. San fharsaingeachd, tha toraidhean fàs criostail a rèir toraidhean an t-samhlachais, le eadar-dhealachadh teòthachd radial nas motha aig eadar-aghaidh criostail structar 1, tha am fàs luath aig an oir air a chumail fodha, agus tha an ìre sruth stuthan iomlan nas slaodaiche. Tha an gluasad iomlan co-chòrdail ri toraidhean atharrais àireamhach.
Figear 8 Criostalan SiC air fàs fo structar 0 agus structar 1
Co-dhùnadh
Tha PG cuideachail airson leasachadh teòthachd iomlan an raon stuth amh agus leasachadh èideadh teòthachd axial agus radial, a’ brosnachadh sublimation iomlan agus cleachdadh an stuth amh; tha an eadar-dhealachadh teòthachd àrd is ìosal ag àrdachadh, agus tha caisead radial an uachdar criostal sìl ag àrdachadh, a chuidicheas le bhith a’ cumail suas fàs eadar-aghaidh convex. A thaobh mòr-ghluasaid, tha toirt a-steach PG a’ lughdachadh ìre gluasad mòr iomlan, bidh an ìre sruthadh stuthan anns an t-seòmar fàis anns a bheil PG ag atharrachadh nas lugha le ùine, agus tha am pròiseas fàis gu lèir nas seasmhaiche. Aig an aon àm, tha PG cuideachd gu h-èifeachdach a’ cur bacadh air cus gluasad mòr iomall. A bharrachd air an sin, bidh PG cuideachd a ’meudachadh co-mheas C / Si den àrainneachd fàis, gu sònraichte aig oir aghaidh an eadar-aghaidh criostal sìl, a chuidicheas le bhith a’ lughdachadh atharrachadh ìre rè a ’phròiseas fàis. Aig an aon àm, tha buaidh insulation teirmeach PG a ’lughdachadh tachartas ath-chriostalachaidh ann am pàirt àrd an stuth amh gu ìre. Airson fàs criostail, bidh PG a’ slaodadh sìos an ìre fàis criostail, ach tha an eadar-aghaidh fàis nas dorra. Mar sin, tha PG na dhòigh èifeachdach air àrainneachd fàis criostalan SiC a leasachadh agus càileachd criostail a bharrachadh.
Ùine puist: 18-2024