Примената и напредокот на истражувањето на SiC облогата во материјали од термално поле на јаглерод/јаглерод за монокристален силикон-2

1 Напредокот на примената и истражувањето на облогата со силициум карбид во материјали за термичко поле на јаглерод/јаглерод

1.1 Напредокот на примената и истражувањето во подготовката на садот

Во еднокристалното термално поле, најаглерод/јаглероден садглавно се користи како сад за носење силиконски материјал и е во контакт сокварцен сад, како што е прикажано на слика 2. Работната температура на садот за јаглерод/јаглерод е околу 1450℃, кој е подложен на двојна ерозија на цврст силициум (силициум диоксид) и силициумска пареа, и на крајот садот станува тенок или има пукнатина на прстенот, што резултира со откажување на садот.

Композитен премаз од јаглерод/јаглерод композитен сад беше подготвен со процес на хемиска пропустливост на пареа и реакција на лице место. Композитниот слој беше составен од облога од силициум карбид (100~300μm), силиконски слој (10~20μm) и облога со силициум нитрид (50~100μm), што може ефикасно да ја инхибира корозијата на силициумската пареа на внатрешната површина на јаглерод/јаглерод композитен сад. Во производствениот процес, загубата на композитниот обложен јаглерод/јаглерод композитен сад е 0,04 mm по печка, а работниот век може да достигне 180 пати печка.

Истражувачите користеле метод на хемиска реакција за да генерираат униформа обвивка од силициум карбид на површината на јаглерод/јаглерод композитен сад под одредени температурни услови и заштита на носечки гас, користејќи силициум диоксид и силициум метал како суровини во синтерување на висока температура печка. Резултатите покажуваат дека третманот со висока температура не само што ја подобрува чистотата и цврстината на облогата, туку во голема мера ја подобрува отпорноста на абење на површината на композитот јаглерод/јаглерод и ја спречува корозијата на површината на садот со пареа SiO и испарливи атоми на кислород во монокристалната силиконска печка. Работниот век на садот е зголемен за 20% во споредба со оној на садот без облога.

1.2 Напредокот на примената и истражувањето во цевката за водич за проток

Водечкиот цилиндар се наоѓа над садот (како што е прикажано на слика 1). Во процесот на влечење кристали, температурната разлика помеѓу внатре и надвор од полето е голема, особено долната површина е најблиску до растопениот силициумски материјал, температурата е највисока, а најсериозна е корозијата од силициумската пареа.

Истражувачите измислиле едноставен процес и добра отпорност на оксидација на антиоксидационата обвивка и метод на подготовка на водичката цевка. Прво, слој од мустаќи од силициум карбид беше in-situ одгледуван на матрицата на водечката цевка, а потоа беше подготвен густ надворешен слој од силициум карбид, така што беше формиран преоден слој SiCw помеѓу матрицата и густиот површински слој на силициум карбид , како што е прикажано на слика 3. Коефициентот на термичка експанзија беше помеѓу матрицата и силициум карбид. Може ефикасно да го намали топлинскиот стрес предизвикан од неусогласеноста на коефициентот на термичка експанзија.

Анализата покажува дека со зголемување на содржината на SiCw се намалува големината и бројот на пукнатини на облогата. По 10 часа оксидација во 1100 г℃воздухот, стапката на губење на тежината на примерокот за обложување е само 0,87% ~ 8,87%, а отпорноста на оксидација и отпорноста на термички шок на облогата од силициум карбид се значително подобрени. Целиот процес на подготовка се завршува континуирано со хемиско таложење на пареа, подготовката на облогата со силициум карбид е значително поедноставена, а сеопфатните перформанси на целата млазница се зајакнуваат.

Истражувачите предложија метод за зајакнување на матрицата и површинско обложување на графитната цевка за водич за czohr монокристален силициум. Добиената кашеста маса од силициум карбид беше рамномерно обложена на површината на графитната водечка цевка со дебелина на облогата од 30~50μm со обложување со четка или метод на премачкување со прскање, а потоа се става во висока температура печка за реакција на самото место, температурата на реакцијата била 1850~2300℃, а зачувувањето на топлината беше 2~6 часа. Надворешниот слој на SiC може да се користи во печка за раст со единечни кристали од 24 инчи (60,96 см), а температурата на употреба е 1500℃, а констатирано е дека на површината на графитниот водич цилиндар нема пукање и паѓање прашок по 1500h.

1.3 Напредок во примената и истражувањето во изолациониот цилиндар

Како една од клучните компоненти на системот за термичко поле со монокристален силикон, цилиндерот за изолација главно се користи за намалување на загубата на топлина и контрола на температурниот градиент на околината на топлинското поле. Како потпорен дел на изолациониот слој на внатрешниот ѕид на еднокристалната печка, корозијата на силиконска пареа доведува до паѓање на згура и пукање на производот, што на крајот доведува до дефект на производот.

Со цел дополнително да се зајакне отпорноста на силициумска пареа на корозија на C/C-sic композитната изолациона цевка, истражувачите ги ставија подготвените производи од C/C-sic композитни изолациони цевки во печката за хемиска реакција на пареа и подготвија густа обвивка од силициум карбид на површината на производите на C/C-sic композитни изолациони цевки со процес на хемиско таложење на пареа. Резултатите покажуваат дека, процесот може ефикасно да ја инхибира корозијата на јаглеродни влакна на јадрото на C/C-sic композитот со силициумска пареа, а отпорноста на корозија на силициумската пареа е зголемена за 5 до 10 пати во споредба со композитот јаглерод/јаглерод, а работниот век на изолациониот цилиндар и безбедноста на околината на термичкото поле се значително подобрени.

2.Заклучок и перспектива

Силикон карбид слојсе повеќе и повеќе се користи во материјали за термичко поле со јаглерод/јаглерод поради неговата одлична отпорност на оксидација на висока температура. Со зголемувањето на големината на материјалите за термичко поле од јаглерод/јаглерод што се користат во производството на монокристален силициум, како да се подобри униформноста на облогата со силициум карбид на површината на материјалите од термалното поле и да се подобри работниот век на материјалите од термичко поле, стана итен проблем. да се реши.

Од друга страна, со развојот на монокристалната силициумска индустрија, побарувачката за високо-чистотни материјали за термичко поле од јаглерод/јаглерод исто така се зголемува, а нановлакната на SiC исто така се одгледуваат на внатрешните јаглеродни влакна за време на реакцијата. Масовната аблација и линеарните стапки на аблација на C/C-ZRC и C/C-sic ZrC композитите подготвени со експерименти се -0,32 mg/s и 2,57μm/s, соодветно. Стапките на маса и линиска аблација на C/C-sic-ZrC композитите се -0,24 mg/s и 1,66μm/s, соодветно. C/C-ZRC композитите со нановлакна SiC имаат подобри аблативни својства. Подоцна, ќе се проучуваат ефектите на различните извори на јаглерод врз растот на нановлакната на SiC и механизмот на нановлакната на SiC кои ги зајакнуваат аблативните својства на композитите C/C-ZRC.

Композитен премаз од јаглерод/јаглерод композитен сад беше подготвен со процес на хемиска пропустливост на пареа и реакција на лице место. Композитниот слој беше составен од облога од силициум карбид (100~300μm), силиконски слој (10~20μm) и облога со силициум нитрид (50~100μm), што може ефикасно да ја инхибира корозијата на силициумската пареа на внатрешната површина на јаглерод/јаглерод композитен сад. Во производствениот процес, загубата на композитниот обложен јаглерод/јаглерод композитен сад е 0,04 mm по печка, а работниот век може да достигне 180 пати печка.