Моноккристалл кремний-2 үчүн көмүртек/көмүртек жылуулук талаасынын материалдарында SiC каптоосун колдонуу жана изилдөө прогресси

1 Көмүртек / көмүртек жылуулук талаасынын материалдарында кремний карбидинин каптоосун колдонуу жана изилдөө прогресси

1.1 Тигель даярдоодо колдонуу жана изилдөө прогресси

монокристаллдык термикалык талаада,көмүртек/көмүртек тигелнегизинен кремний материалы үчүн ташуучу идиш катары колдонулат жана менен байланышта болоткварц тигель, 2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Көмүртек/көмүртек тигелинин иштөө температурасы болжол менен 1450℃, ал катуу кремнийдин (кремний диоксиди) жана кремний буусунун кош эрозиясына дуушар болуп, акыры тигел жука болуп калат же шакекче жарака пайда болуп, тигель иштен чыгат.

Композиттик каптоо көмүртек/көмүртек композиттик тигел химиялык буу өткөрүү процесси жана жеринде реакция аркылуу даярдалган. Композиттик каптоо кремний карбид каптоосунан (100~300μм), кремний каптоо (10~20μм) жана кремний нитридинин каптоосу (50~100μm), бул көмүртек/көмүртек композиттик тигелинин ички бетиндеги кремний буусунун коррозиясын натыйжалуу токтото алат. Өндүрүш процессинде, композиттик капталган көмүртек / көмүртек композиттик тигелдин жоготуусу мешке 0,04 мм, ал эми кызмат мөөнөтү 180 мешке жетиши мүмкүн.

Изилдөөчүлөр жогорку температурадагы агломерацияда чийки зат катары кремний диоксиди менен кремний металлын колдонуп, белгилүү бир температуралык шарттарда жана ташуучу газды коргоодо көмүртек/көмүртек композиттик тигелинин бетинде бирдей кремний карбид каптоосун түзүү үчүн химиялык реакция ыкмасын колдонушкан. меш. Натыйжалар көрсөткөндөй, жогорку температура менен дарылоо sic жабуунун тазалыгын жана бекемдигин гана эмес, ошондой эле көмүртек/көмүртек композициясынын бетинин эскирүү туруктуулугун бир топ жакшыртат жана тигелдин бетинин SiO буусу менен коррозиясын алдын алат. жана монокристалл кремний мешинде учуучу кычкылтек атомдору. Тигельдин иштөө мөөнөтү жабуусу жок тигельге салыштырмалуу 20% көбөйдү.

1.2 Агым жетектөөчү түтүктө колдонуу жана изилдөө прогресси

Багыттоочу цилиндр тигелдин үстүндө жайгашкан (1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй). Кристаллды тартуу процессинде талаанын ичиндеги жана сыртындагы температуранын айырмасы чоң, айрыкча түбү эриген кремний материалына эң жакын, температура эң жогору, кремний буусу менен коррозия эң олуттуу.

Изилдөөчүлөр гид түтүк антиоксидант каптоо жана даярдоо ыкмасы жөнөкөй жараянын жана жакшы кычкылданууга каршылык ойлоп табышкан. Биринчиден, кремний карбидинин мурутун бир катмар жетектөөчү түтүктүн матрицасында өстүрүлгөн, андан кийин тыгыз кремний карбидинин тышкы катмары даярдалган, ошондуктан матрица менен тыгыз кремний карбидинин беттик катмарынын ортосунда SiCw өткөөл катмары пайда болгон. , 3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Термикалык кеңейүү коэффициенти матрица менен кремний карбидинин ортосунда болгон. Бул жылуулук кеңейүү коэффициентинин дал келбегендигинен келип чыккан жылуулук стрессти эффективдүү азайта алат.

Талдоо көрсөткөндөй, SiCw курамынын көбөйүшү менен каптоодогу жаракалардын өлчөмү жана саны азаят. 1100 жылы 10 саат кычкылдангандан кийин℃аба, каптоо үлгүсүнүн салмагын жоготуу курсу гана 0,87% ~ 8,87% түзөт, жана кремний карбид каптоо кычкылдануу каршылык жана жылуулук шок каршылык абдан жакшырды. Бүт даярдоо жараяны химиялык буу менен тынымсыз аяктады, кремний карбид каптоо даярдоо абдан жөнөкөйлөштүрүлгөн, жана бүт сопло комплекстүү аткаруу бекемделет.

Изилдөөчүлөр матрицаны бекемдөө жана czohr монокристалл кремний үчүн графит багыттоочу түтүктүн үстүн жабуу ыкмасын сунушташты. Алынган кремний карбид шламы 30~50 калыңдыгы менен графит багыттоочу түтүктүн бетине бирдей капталган.μм щетка менен каптоо же спрей каптоо ыкмасы менен, андан кийин жеринде реакция үчүн жогорку температуралуу мешке жайгаштырылган, реакция температурасы 1850 ~ 2300 болгон℃, жана жылуулукту сактоо 2 ~ 6h болгон. SiC сырткы катмарын 24 дюймдук (60,96 см) монокристалл өстүрүүчү меште колдонсо болот жана колдонуу температурасы 1500℃, жана графит багыттоочу цилиндрдин бетинде 1500 сааттан кийин эч кандай жарылуу жана түшкөн порошок жок экени аныкталды.

1.3 Изоляциялык цилиндрде колдонуу жана изилдөө прогресси

монокристаллдуу кремний жылуулук талаа системасынын негизги компоненттеринин бири катары, жылуулоо цилиндр негизинен жылуулук жоготууларды азайтуу жана жылуулук талаа чөйрөнүн температура градиентти көзөмөлдөө үчүн колдонулат. Монокристаллдуу мештин ички дубалынын жылуулоочу катмарынын колдоочу бөлүгү катары кремний буусунун коррозиясы шлактын түшүшүнө жана буюмдун жаракаланышына алып келет, бул акыры продуктунун бузулушуна алып келет.

C/C-sic композиттик изоляция түтүгүнүн кремний буусунун коррозияга туруктуулугун андан ары жогорулатуу үчүн, изилдөөчүлөр даярдалган C/C-sic композит изоляциялык түтүк продуктыларын химиялык буу реакциясынын мешине салып, тыгыз кремний карбид каптоосун даярдашты. химиялык буу коюу процесси менен C/C-sic композиттик изоляциялык түтүк буюмдарынын бети. Натыйжалар көрсөткөндөй, процесс C/C-sic композитинин өзөгүндөгү көмүртек буласынын кремний буусу менен коррозиясын эффективдүү токтото алат жана кремний буусунун коррозияга туруктуулугу көмүртек/көмүртек композитине салыштырмалуу 5-10 эсеге жогорулайт. жана изоляция цилиндринин кызмат мөөнөтү жана жылуулук талаасынын чөйрөсүнүн коопсуздугу абдан жакшыртылды.

2.Корутунду жана перспектива

Кремний карбид каптоокөмүртек/көмүртек жылуулук талаасынын материалдарында жогорку температурада кычкылданууга туруштук берүүсүнөн улам көбүрөөк колдонулат. Моноккристаллдык кремний өндүрүүдө колдонулган көмүртек/көмүртек жылуулук талаасынын материалдарынын көлөмүнүн өсүшү менен, жылуулук талаасынын материалдарынын бетине кремний карбидинин каптоосунун бирдейлигин кантип жакшыртуу жана көмүртек/көмүртек жылуулук талаасынын материалдарынын кызмат мөөнөтүн жакшыртуу актуалдуу көйгөй болуп калды. чечилет.

Башка жагынан алып караганда, монокристаллдуу кремний өнөр жайынын өнүгүшү менен, жогорку таза көмүртек / көмүртек жылуулук талаа материалдарына суроо-талап да өсүп жатат, ошондой эле SiC nanfibers да реакция учурунда ички көмүр булаларында өстүрүлөт. Эксперимент аркылуу даярдалган C/ C-ZRC жана C/ C-sic ZrC композиттеринин массалык абляциясы жана сызыктуу абляция ылдамдыгы -0,32 мг/с жана 2,57μм/с, тиешелүүлүгүнө жараша. C/C-sic -ZrC композиттеринин массасынын жана линиялык абляция ылдамдыгы -0,24мг/с жана 1,66μм/с, тиешелүүлүгүнө жараша. SiC нанобулалуу C/C-ZRC композиттери абляциялык касиетке ээ. Кийинчерээк, ар кандай көмүртек булактарынын SiC нанобулаларынын өсүшүнө тийгизген таасири жана C/C-ZRC композиттеринин абляциялык касиеттерин күчөтүүчү SiC нанобулаларынын механизми изилденет.

Композиттик каптоо көмүртек/көмүртек композиттик тигел химиялык буу өткөрүү процесси жана жеринде реакция аркылуу даярдалган. Композиттик каптоо кремний карбид каптоосунан (100~300μм), кремний каптоо (10~20μм) жана кремний нитридинин каптоосу (50~100μm), бул көмүртек/көмүртек композиттик тигелинин ички бетиндеги кремний буусунун коррозиясын натыйжалуу токтото алат. Өндүрүш процессинде, композиттик капталган көмүртек / көмүртек композиттик тигелдин жоготуусу мешке 0,04 мм, ал эми кызмат мөөнөтү 180 мешке жетиши мүмкүн.