Zergatik zehazten dute SiC-z estalitako grafitozko gurutzeek masa-ekoizpen egonkorra?

SiC kristalen hazkuntza-lerroetan, ingeniari askok zona beroen diseinuan, tenperatura-kontrolaren kurbetan eta hautsaren formulazioan jartzen dute arreta. Hala ere, errendimendu-gorabeherak sortzen direnean, erroko kausa askotan osagai berera dator: gurutzadura. Ez du argirik igortzen, ez da biratzen eta ez da marrazkietan "parametro nagusi" gisa agertzen. Baina geruza bat gainazaletik zuritzen bada, kristal bat leku okerrean sortzen bada edo karbono gehiegi isurtzen bada izkina batetik, bola osoan sortzen diren akatsek gauza bat argi uzten dute: osagai hau ez da inola ere bigarren mailako zeregin bat.

Gero eta presentzia handiagoaSiC estalitako grafitozko gurutzakKristal erdieroaleen hazkuntza-labeetan azalpen sinple bat dago: hazkuntza-eremuko tenperaturak, atmosferak eta materialaren garraio-intentsitateak materialaren errendimenduaren mugak gainditzen ari dira. Grafitoa bikaina da erresistentzia termikoari, mekanizagarritasunari eta bero-transferentziari dagokionez, baina bere izaera propioa du: lurruntzea, iragazkortasuna, lurrun-espezieekin edo ezpurutasunekin erreaktibotasun kimikoa, eta hauts bihurtzeko eta partikulak sortzeko arrisku saihestezinak. SiC estaldurak hesi gogor gisa jokatzen du min-puntu horien aurka, hain zuzen ere.

Zergatik erabili SiC estaldura grafitozko gurutzetan?

Hiru arrazoi nagusi:

1. Karbonoaren lurrunketa eta erreaktibotasuna murriztea

Grafitoa sublimatzen hasten da tenperatura altuetan, gas geldoaren azpian ere. Askatutako karbonoak lurrun-faseko kimika aldatzen du PVT hazkuntzan zehar, deposizio-zinetikan eraginez eta akatsen eraketa edo hazkuntza-orientazio ezegonkorrak sustatuz.

2. Kutsadura iturriak mugatu

Isostatikoki prentsatutako grafito puruak ere mikroporoak ditu eta lurrunaren aitzindariak, azpiproduktuak edo hezetasuna bezalako espezieak xurgatzeko joera du. Hauek geroago askatu daitezke tenperatura altuko exekuzioetan, kristalen purutasuna arriskuan jarriz. SiC estaldura batek poroak zigilatzen ditu eta ingurumenaren garbitasuna hobetzen du.

3. Bizitza luzatu eta espalazioa murriztu

Hainbat exekuzio egin ondoren, grafito gainazalak degradazio joera dute: hauts bihurtzea, zuritzea, mikropitzadurak eta materiala itsatsita geratzea. Horrek partikulen kutsadura eta errendimendu txikiagoa eragiten ditu. SiC estaldura sendo batek nabarmen atzeratu ditzake akats-mekanismo horiek, gainazalaren osotasuna eta fidagarritasuna mantenduz.

Estaldura Prozesuaren Kontrolak Gurgolaren Fidagarritasuna Zehazten Du

Estaldura-metodo nagusia da GBESiC polikristalinoaren (lurrun-deposizio kimikoa). Heldua eta termikoki egonkorra da. Hala ere, estaldura bat izatea ez da nahikoa: eremu-errendimenduaren benetako aldea xehetasun finen araberakoa da, hala nola:

● Estalduraren lodieraren uniformetasuna

Gurgola-geometria konplexuek —mailak, ildaskak, fileteak— itzalpeko edo deposizio baxuko eremuak sortzen dituzte, non estalduraren lodiera espezifikazioaren azpitik egon daitekeen. Eremu mehe hauek dira tentsio termikoaren pean degradatzen diren lehenengoak.

Irtenbidea:Estaldura hornitzaileak 3D fluxu-eremuaren kontrol zehatza eta errotazio dinamikoko sistemak izan behar ditu pieza konplexuetan ere estaldura uniformea ​​bermatzeko.

● Estalduraren dentsitatea eta zulotxoen ezabapena

CVD parametroak (tenperatura gradienteak, gasen erlazioak, egoitza-denbora) zorrotz kontrolatzen ez badira, zulo mikroskopikoak sor daitezke. Hauek hutsegiteen hasiera-puntu bihurtzen dira karbonoa ihes egiten duenean eta tokiko korrosioa gertatzen denean.

Detekzioa:Oinarrizko lodiera eta ikuskapen bisuala ez dira nahikoak. Erabili helio-ihes-probak edo hondar-pisuaren galera-probak hainbat ziklo termikotan zehar ezkutuko porositatea detektatzeko.

● Itsaspen-indarra eta tentsio termikoarekiko erresistentzia

SiC-k eta grafitoak hedapen termikoaren koefiziente desberdinak dituzte. Estalduraren hondar-tentsioa minimizatzen ez bada, edo gainazalaren zimurtzea/aurretratamendua ez bada egokia, delaminazioa gerta daiteke ziklo termikoan zehar.

Praktika onenak:Egiaztatu leherketa- eta ultrasoinu-garbiketa estaldura egin aurretik, eta balioztatu tentsio termikoaren erresistentzia labearen ziklo errealekin.

Ohiko hutsegite moduak eta haien kristal-eragina

Ekoizpenean, behin gurutzadura huts egiten duenean, ondoriozko eragina ez da ppm gutxi batzuk izaten, baizik eta lote-galera osoa eta aste askotako edukiera-etenaldia. Hau ez da material-arazo bat bakarrik, sistemaren egonkortasun-arazo bat baizik.