Apa CVD SiC Coating?
Deposisi uap kimia (CVD) minangka proses deposisi vakum sing digunakake kanggo ngasilake bahan padhet kanthi kemurnian dhuwur. Proses iki asring digunakake ing lapangan manufaktur semikonduktor kanggo mbentuk film tipis ing permukaan wafer. Ing proses nyiapake karbida silikon dening CVD, substrate kapapar siji utawa luwih prekursor molah malih, kang reaksi kimia ing lumahing landasan kanggo simpenan celengan silikon karbida sing dikarepake. Antarane akeh cara kanggo nyiapake bahan silikon karbida, produk sing disiapake kanthi deposisi uap kimia nduweni keseragaman lan kemurnian sing luwih dhuwur, lan cara iki nduweni kontrol proses sing kuwat. Bahan karbida silikon CVD duwe kombinasi unik saka sifat termal, listrik lan kimia sing apik banget, saengga cocok banget kanggo digunakake ing industri semikonduktor ing ngendi bahan kinerja dhuwur dibutuhake. Komponen karbida silikon CVD akeh digunakake ing peralatan etsa, peralatan MOCVD, peralatan epitaxial Si lan peralatan epitaxial SiC, peralatan pangolahan termal kanthi cepet lan lapangan liyane.
Artikel iki fokus ing nganalisa kualitas film tipis thukul ing suhu proses beda sak preparation sakaLapisan CVD SiC, supaya bisa milih suhu proses sing paling cocok. Eksperimen nggunakake grafit minangka substrat lan trichloromethylsilane (MTS) minangka gas sumber reaksi. Lapisan SiC disimpen kanthi proses CVD tekanan rendah, lan mikromorfologi sakaLapisan CVD SiCdiamati kanthi scanning mikroskop elektron kanggo nganalisa kapadhetan struktural.
Amarga suhu permukaan substrat grafit dhuwur banget, gas penengah bakal desorbed lan dibuwang saka permukaan substrat, lan pungkasane C lan Si sing isih ana ing permukaan substrat bakal mbentuk SiC fase padhet kanggo mbentuk lapisan SiC. Miturut proses pertumbuhan CVD-SiC ing ndhuwur, bisa dideleng manawa suhu bakal mengaruhi difusi gas, dekomposisi MTS, pembentukan tetesan lan desorpsi lan discharge gas penengah, saengga suhu deposisi bakal dadi peran kunci ing morfologi lapisan SiC. Morfologi mikroskopis lapisan kasebut minangka manifestasi paling intuisi saka kepadatan lapisan kasebut. Mulane, perlu kanggo nyinaoni efek suhu deposisi sing beda ing morfologi mikroskopis lapisan CVD SiC. Wiwit MTS bisa ngurai lan nyimpen lapisan SiC antarane 900 ~ 1600 ℃, eksperimen iki milih limang suhu deposisi 900 ℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ lan 1300 ℃ kanggo nyiapake lapisan SiC kanggo nyinaoni efek suhu ing lapisan CVD-SiC. Paramèter tartamtu ditampilake ing Tabel 3. Gambar 2 nuduhake morfologi mikroskopis saka lapisan CVD-SiC sing ditanam ing suhu deposisi sing beda.
Nalika suhu deposisi 900 ℃, kabeh SiC tuwuh dadi bentuk serat. Bisa dideleng manawa diameter serat tunggal kira-kira 3,5μm, lan rasio aspek kira-kira 3 (<10). Kajaba iku, kasusun saka partikel nano-SiC sing ora kaetung, saengga kalebu struktur SiC polikristalin, sing beda karo kawat nano SiC tradisional lan kumis SiC kristal tunggal. SiC fibrosa iki minangka cacat struktural sing disebabake dening parameter proses sing ora wajar. Sampeyan bisa ndeleng sing struktur lapisan SiC iki relatif ngeculke, lan ana nomer akeh pori antarane SiC fibrous, lan Kapadhetan banget kurang. Mulane, suhu iki ora cocok kanggo nyiapake lapisan SiC sing padhet. Biasane, cacat struktural SiC fibrosa disebabake dening suhu deposisi sing sithik banget. Ing suhu sing kurang, molekul cilik sing diserap ing permukaan substrat nduweni energi sing kurang lan kemampuan migrasi sing kurang. Mulane, molekul cilik cenderung migrasi lan tuwuh menyang energi bebas permukaan sing paling murah saka biji SiC (kayata pucuk gandum). Wutah arah sing terus-terusan pungkasane mbentuk cacat struktural SiC fibrosa.
Preparation saka CVD SiC Coating:
Kaping pisanan, substrat grafit diselehake ing tungku vakum suhu dhuwur lan disimpen ing 1500 ℃ sajrone 1 jam ing atmosfer Ar kanggo ngilangi awu. Banjur blok grafit dipotong dadi blok 15x15x5mm, lan permukaan blok grafit dipoles nganggo sandpaper 1200-bolong kanggo ngilangi pori-pori permukaan sing mengaruhi deposisi SiC. Blok grafit sing diolah dikumbah nganggo etanol anhidrat lan banyu suling, banjur dilebokake ing oven kanthi suhu 100 ℃ kanggo pangatusan. Pungkasan, substrat grafit diselehake ing zona suhu utama tungku tubular kanggo deposisi SiC. Diagram skematis sistem deposisi uap kimia ditampilake ing Gambar 1.
IngLapisan CVD SiCdiamati kanthi scanning mikroskop elektron kanggo nganalisa ukuran partikel lan kepadatan. Kajaba iku, tingkat deposisi lapisan SiC diitung miturut rumus ing ngisor iki: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC=Deposition rate; m2-massa sampel lapisan (mg); m1-massa saka substrat (mg); S-area lumahing saka substrat (mm2); t - wektu deposisi (h). CVD-SiC relatif rumit, lan proses kasebut bisa diringkes kaya ing ngisor iki: ing suhu dhuwur, MTS bakal ngalami dekomposisi termal kanggo mbentuk sumber karbon lan sumber silikon molekul cilik. Molekul cilik sumber karbon utamané kalebu CH3, C2H2 lan C2H4, lan molekul cilik sumber silikon utamané kalebu SiCI2, SiCI3, etc.; sumber karbon lan sumber silikon molekul cilik banjur bakal diangkut menyang lumahing landasan grafit dening gas operator lan gas diluent, lan banjur molekul cilik iki bakal adsorbed ing lumahing landasan ing wangun adsorpsi, lan banjur reaksi kimia bakal kelakon antarane molekul cilik kanggo mbentuk tetesan cilik sing mboko sithik tuwuh, lan tetesan fuse uga bakal mbentuk tetesan lan fuse saka reaksi kimia. produk sampingan penengah (gas HCl); Nalika suhu mundhak nganti 1000 ℃, Kapadhetan lapisan SiC saya apik banget. Bisa dideleng manawa sebagian besar lapisan kasebut kasusun saka biji SiC (ukurane kira-kira 4μm), nanging sawetara cacat SiC fibrous uga ditemokake, sing nuduhake yen isih ana pertumbuhan arah SiC ing suhu iki, lan lapisan kasebut isih ora cukup kandhel. Nalika suhu mundhak nganti 1100 ℃, bisa dideleng yen lapisan SiC banget kandhel, lan cacat SiC fibrous wis ilang. Lapisan kasebut dumadi saka partikel SiC sing bentuke tetesan kanthi diameter sekitar 5 ~ 10μm, sing digabungake kanthi rapet. Lumahing partikel kasebut kasar banget. Iki kasusun saka biji-bijian SiC skala nano sing ora kaetung. Nyatane, proses pertumbuhan CVD-SiC ing 1100 ℃ wis dadi kontrol transfer massa. Molekul cilik sing diserap ing permukaan substrat nduweni energi lan wektu sing cukup kanggo nukleasi lan tuwuh dadi biji SiC. Butiran SiC kanthi seragam mbentuk tetesan gedhe. Ing tumindak energi permukaan, umume tetesan katon bunder, lan tetesan kasebut digabung kanthi rapet kanggo mbentuk lapisan SiC sing padhet. Nalika suhu mundhak nganti 1200 ℃, lapisan SiC uga kandhel, nanging morfologi SiC dadi multi-ridged lan permukaan lapisan katon luwih kasar. Nalika suhu mundhak nganti 1300 ℃, akeh partikel bola biasa kanthi diameter sekitar 3μm ditemokake ing permukaan substrat grafit. Iki amarga ing suhu iki, SiC wis diowahi dadi nukleasi fase gas, lan tingkat dekomposisi MTS cepet banget. Molekul cilik wis bereaksi lan nukleasi kanggo mbentuk biji SiC sadurunge diserap ing permukaan substrat. Sawise biji-bijian mbentuk partikel bunder, bakal tiba ing ngisor, pungkasane nyebabake lapisan partikel SiC sing longgar kanthi kapadhetan sing kurang. Temenan, 1300 ℃ ora bisa digunakake minangka suhu mbentuk lapisan SiC sing padhet. Perbandingan lengkap nuduhake yen lapisan SiC sing padhet kudu disiapake, suhu deposisi CVD sing optimal yaiku 1100 ℃.
Gambar 3 nuduhake tingkat deposisi lapisan CVD SiC ing suhu deposisi sing beda. Nalika suhu deposisi mundhak, tingkat deposisi lapisan SiC mboko sithik mudhun. Tingkat deposisi ing 900 ° C yaiku 0,352 mg · h-1 / mm2, lan pertumbuhan arah serat nyebabake tingkat deposisi paling cepet. Tingkat deposisi lapisan kanthi kapadhetan paling dhuwur yaiku 0,179 mg·h-1/mm2. Amarga deposisi sawetara partikel SiC, tingkat deposisi ing 1300 ° C paling murah, mung 0,027 mg·h-1/mm2. Kesimpulan: Suhu deposisi CVD paling apik yaiku 1100 ℃. Suhu sing kurang ningkatake pertumbuhan arah SiC, dene suhu sing dhuwur nyebabake SiC ngasilake deposisi uap lan nyebabake lapisan sing jarang. Kanthi paningkatan suhu deposisi, tingkat deposisiLapisan CVD SiCmboko sithik suda.
Wektu kirim: Mei-26-2025