Unsa ang CVD SiC Coating?
Ang kemikal nga vapor deposition (CVD) usa ka proseso sa pagdeposito sa vacuum nga gigamit aron makahimo og taas nga kaputli nga solid nga mga materyales. Kini nga proseso sagad gigamit sa natad sa paghimo sa semiconductor aron maporma ang nipis nga mga pelikula sa nawong sa mga manipis. Sa proseso sa pag-andam sa silicon carbide pinaagi sa CVD, ang substrate naladlad sa usa o labaw pa nga dali moalisngaw nga mga pasiuna, nga kemikal nga reaksiyon sa ibabaw sa substrate aron ideposito ang gusto nga silicon carbide nga mga deposito. Lakip sa daghang mga pamaagi sa pag-andam sa mga materyales sa silicon carbide, ang mga produkto nga giandam sa kemikal nga alisngaw nga deposition adunay mas taas nga pagkaparehas ug kaputli, ug kini nga pamaagi adunay lig-on nga pagkontrol sa proseso. Ang CVD silicon carbide nga mga materyales adunay usa ka talagsaon nga kombinasyon sa maayo kaayo nga thermal, elektrikal ug kemikal nga mga kabtangan, nga naghimo kanila nga angayan kaayo alang sa paggamit sa industriya sa semiconductor diin gikinahanglan ang high-performance nga mga materyales. Ang CVD silicon carbide nga mga sangkap kay kaylap nga gigamit sa etching equipment, MOCVD equipment, Si epitaxial equipment ug SiC epitaxial equipment, paspas nga thermal processing equipment ug uban pang field.
Kini nga artikulo nagpunting sa pag-analisar sa kalidad sa nipis nga mga pelikula nga gipatubo sa lainlaing mga temperatura sa proseso sa panahon sa pag-andam saCVD SiC coating, aron mapili ang labing angay nga temperatura sa proseso. Gigamit sa eksperimento ang graphite isip substrate ug trichloromethylsilane (MTS) isip tinubdan sa reaksyon nga gas. Ang SiC coating gideposito pinaagi sa low-pressure nga proseso sa CVD, ug ang micromorphology saCVD SiC coatingnaobserbahan pinaagi sa pag-scan sa electron microscopy aron pag-analisar sa structural density niini.
Tungod kay ang temperatura sa nawong sa graphite substrate taas kaayo, ang intermediate nga gas ma-desorbed ug ipagawas gikan sa substrate surface, ug sa katapusan ang C ug Si nga nahabilin sa substrate surface mahimong solidong phase SiC aron maporma ang SiC coating. Sumala sa proseso sa pagtubo sa CVD-SiC sa ibabaw, makita nga ang temperatura makaapekto sa pagsabwag sa gas, ang pagkadunot sa MTS, ang pagporma sa mga tinulo ug ang desorption ug pag-discharge sa intermediate nga gas, mao nga ang temperatura sa deposition adunay hinungdan nga papel sa morphology sa SiC coating. Ang microscopic morphology sa coating mao ang labing intuitive nga pagpakita sa density sa coating. Busa, gikinahanglan nga tun-an ang epekto sa lain-laing mga temperatura sa deposition sa microscopic morphology sa CVD SiC coating. Tungod kay ang MTS mahimong madunot ug magdeposito sa SiC coating tali sa 900 ~ 1600 ℃, kini nga eksperimento nagpili sa lima ka temperatura sa pagdeposito sa 900 ℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ ug 1300 ℃ alang sa pag-andam sa SiC coating aron tun-an ang epekto sa temperatura sa CVD-SiC coating. Ang piho nga mga parametro gipakita sa Talaan 3. Ang Figure 2 nagpakita sa microscopic morphology sa CVD-SiC coating nga gipatubo sa lain-laing mga temperatura sa deposition.
Kung ang temperatura sa pagdeposito 900 ℃, ang tanan nga SiC motubo sa mga porma sa fiber. Makita nga ang diametro sa usa ka lanot maoy mga 3.5μm, ug ang aspect ratio niini maoy mga 3 (<10). Dugang pa, gilangkuban kini sa dili maihap nga mga partikulo sa nano-SiC, mao nga nahisakop kini sa usa ka istruktura nga polycrystalline SiC, nga lahi sa tradisyonal nga SiC nanowires ug single-crystal SiC whiskers. Kini nga fibrous SiC usa ka depekto sa istruktura tungod sa dili makatarunganon nga mga parameter sa proseso. Makita nga ang istruktura niining SiC coating medyo luag, ug adunay daghang gidaghanon sa mga pores tali sa fibrous SiC, ug ang densidad ubos kaayo. Busa, kini nga temperatura dili angay alang sa pag-andam sa dasok nga SiC coatings. Kasagaran, ang fibrous SiC nga mga depekto sa istruktura tungod sa ubos kaayo nga temperatura sa pagdeposito. Sa ubos nga temperatura, ang gagmay nga mga molekula nga adsorbed sa ibabaw sa substrate adunay ubos nga enerhiya ug dili maayo nga abilidad sa paglalin. Busa, ang gagmay nga mga molekula lagmit nga molalin ug motubo ngadto sa labing ubos nga nawong nga libre nga enerhiya sa SiC nga mga lugas (sama sa tumoy sa lugas). Ang padayon nga direksyon nga pagtubo sa katapusan nagporma sa fibrous SiC nga mga depekto sa istruktura.
Pag-andam sa CVD SiC Coating:
Una, ang graphite substrate gibutang sa usa ka taas nga temperatura nga vacuum furnace ug gitipigan sa 1500 ℃ sulod sa 1 ka oras sa Ar atmospera alang sa pagtangtang sa abo. Dayon ang graphite block giputol ngadto sa usa ka block nga 15x15x5mm, ug ang nawong sa graphite block gipasinaw sa 1200-mesh nga sandpaper aron mawagtang ang mga pores sa nawong nga makaapekto sa deposition sa SiC. Ang gitambalan nga graphite block gihugasan sa anhydrous ethanol ug distilled water, ug dayon ibutang sa oven sa 100 ℃ para sa pagpauga. Sa katapusan, ang graphite substrate gibutang sa nag-unang temperatura zone sa tubular hudno alang sa SiC deposition. Ang schematic diagram sa kemikal nga alisngaw nga deposition system gipakita sa Figure 1.
AngCVD SiC coatingNaobserbahan pinaagi sa pag-scan sa electron microscopy aron analisa ang gidak-on ug densidad sa partikulo niini. Dugang pa, ang deposition rate sa SiC coating gikalkulo sumala sa ubos nga pormula: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC=Deposition rate; m2–mass of coating sample (mg); m1–mass sa substrate (mg); S-ibabaw nga dapit sa substrate (mm2); t-ang oras sa pagdeposito (h). Ang CVD-SiC medyo komplikado, ug ang proseso mahimong i-summarize sama sa mosunod: sa taas nga temperatura, ang MTS moagi sa thermal decomposition aron maporma ang carbon source ug silicon source nga gagmay nga molekula. Ang gigikanan sa carbon gagmay nga mga molekula nag-una naglakip sa CH3, C2H2 ug C2H4, ug ang gigikanan sa silikon nga gagmay nga mga molekula nag-una naglakip sa SiCI2, SiCI3, ug uban pa; kini nga mga gigikanan sa carbon ug gigikanan sa silicon nga gagmay nga mga molekula ibalhin sa sulud sa graphite substrate pinaagi sa carrier gas ug ang diluent gas, ug unya kini nga gagmay nga mga molekula ma-adsorbed sa nawong sa substrate sa porma sa adsorption, ug unya ang mga kemikal nga reaksyon mahitabo tali sa gagmay nga mga molekula aron maporma ang gagmay nga mga tinulo nga hinayhinay nga motubo, ug ang mga tinulo sa reaksyon mahimo usab nga fuse, ug ang mga tinulo. intermediate by-products (HCl gas); Kung ang temperatura mosaka sa 1000 ℃, ang Densidad sa SiC coating labi nga gipauswag. Makita nga ang kadaghanan sa coating gilangkuban sa SiC grains (mga 4μm ang gidak-on), apan ang pipila ka fibrous SiC defects makita usab, nga nagpakita nga aduna pa'y direksyon nga pagtubo sa SiC niini nga temperatura, ug ang coating dili pa igo nga dasok. Kung ang temperatura mosaka sa 1100 ℃, makita nga ang SiC coating dasok kaayo, ug ang fibrous SiC nga mga depekto hingpit nga nawala. Ang sapaw gilangkuban sa droplet-shaped SiC nga mga partikulo nga adunay diyametro nga mga 5 ~ 10μm, nga hugot nga gihiusa. Ang nawong sa mga partikulo bagis kaayo. Kini gilangkuban sa dili maihap nga nano-scale nga SiC nga mga lugas. Sa tinuud, ang proseso sa pagtubo sa CVD-SiC sa 1100 ℃ nahimo nga kontrolado sa pagbalhin sa masa. Ang gagmay nga mga molekula nga na-adsorb sa ibabaw sa substrate adunay igong kusog ug panahon sa nucleate ug motubo ngadto sa SiC nga mga lugas. Ang mga lugas sa SiC parehas nga nagporma og dagkong mga tinulo. Ubos sa paglihok sa enerhiya sa ibabaw, kadaghanan sa mga tinulo makita nga spherical, ug ang mga tinulo hugot nga gihiusa aron mahimong usa ka dasok nga SiC coating. Kung ang temperatura mosaka sa 1200 ℃, ang SiC coating dasok usab, apan ang SiC morphology mahimong multi-ridged ug ang nawong sa coating makita nga mas rougher. Kung ang temperatura mosaka sa 1300 ℃, daghang mga regular nga spherical nga mga partikulo nga adunay diyametro nga mga 3μm ang makit-an sa nawong sa substrate sa graphite. Kini tungod kay sa niini nga temperatura, ang SiC nausab ngadto sa gas phase nucleation, ug ang MTS decomposition rate paspas kaayo. Ang gagmay nga mga molekula nag-react ug nag-nucleate aron maporma ang SiC nga mga lugas sa wala pa kini ma-adsorb sa ibabaw sa substrate. Human maporma ang mga lugas nga lingin nga mga partikulo, kini mahulog sa ubos, nga sa kadugayan moresulta sa usa ka loose SiC particle coating nga adunay dili maayo nga densidad. Dayag nga, ang 1300 ℃ dili magamit ingon ang pagporma sa temperatura sa dasok nga SiC coating. Ang komprehensibo nga pagtandi nagpakita nga kung ang dasok nga SiC coating kinahanglan nga andamon, ang kamalaumon nga temperatura sa pagdeposito sa CVD mao ang 1100 ℃.
Ang Figure 3 nagpakita sa deposition rate sa CVD SiC coatings sa lain-laing temperatura sa deposition. Samtang nagkataas ang temperatura sa pagdeposito, anam-anam nga mikunhod ang deposition rate sa SiC coating. Ang deposition rate sa 900 ° C mao ang 0.352 mg·h-1/mm2, ug ang direksyon nga pagtubo sa mga lanot mosangpot sa pinakapaspas nga deposition rate. Ang deposition rate sa coating nga adunay pinakataas nga Densidad mao ang 0.179 mg·h-1/mm2. Tungod sa deposition sa pipila ka SiC particles, ang deposition rate sa 1300°C mao ang pinakaubos, 0.027 mg·h-1/mm2 lang. Panapos: Ang labing kaayo nga temperatura sa pagdeposito sa CVD mao ang 1100 ℃. Ang mubu nga temperatura nagpasiugda sa direksyon nga pagtubo sa SiC, samtang ang taas nga temperatura hinungdan sa SiC nga makahimo og alisngaw nga pagdeposito ug moresulta sa kadaghan nga sapaw. Uban sa pagtaas sa temperatura sa deposition, ang deposition rate saCVD SiC coatinganam-anam nga mokunhod.
Panahon sa pag-post: Mayo-26-2025