Ny dingana fototra amin'nysentoMizara ho sublimation sy decomposition ny akora manta amin'ny mari-pana avo, fitaterana ireo akora entona eo ambany fiantraikan'ny fiovaovan'ny mari-pana, ary fitomboan'ny recrystallization ny akora entona eo amin'ny kristaly voa. Mifototra amin'izany, mizara ho telo ny ao anatin'ny memy: ny faritra misy ny akora manta, ny efitrano fitomboana ary ny kristaly voa. Nisy modely simulation nomerika natao mifototra amin'ny fanoherana tena izy.sentofitaovana fampitomboana kristaly tokana (jereo ny Sary 1). Ao amin'ny kajy: ny faran'nyAmbohipihaonan'ny90 mm miala ny faran'ny fanafanana ilany, 2100 ℃ ny mari-pana ambony indrindra amin'ny memy, 1000 μm ny savaivon'ny poti-javatra akora manta, 0.6 ny porosity, 300 Pa ny tsindry fitomboana, ary 100 ora ny fotoana fitomboana. 5 mm ny hatevin'ny PG, mitovy amin'ny savaivony anatiny amin'ny memy ny savaivony, ary 30 mm ambonin'ny akora manta no misy azy. Nodinihina tao amin'ny kajy ny fizotran'ny sublimation, ny carbonization, ary ny recrystallization ao amin'ny faritry ny akora manta, ary tsy nodinihina ny fihetsiky ny PG sy ny akora misy entona. Aseho ao amin'ny Tabilao 1 ny masontsivana momba ny toetra ara-batana mifandraika amin'ny kajy.
Sary 1 Modely kajy simulation. (a) Modely saha mafana ho an'ny simulation fitomboan'ny kristaly; (b) Fizarana ny velaran'ny anatiny amin'ny memy sy ny olana ara-batana mifandraika amin'izany
Tabilao 1. Ireo masontsivana ara-batana sasany ampiasaina amin'ny kajy
Ny Sary 2(a) dia mampiseho fa ny mari-pana ao amin'ny rafitra misy PG (antsoina hoe rafitra 1) dia ambony noho ny an'ny rafitra tsy misy PG (antsoina hoe rafitra 0) ambanin'ny PG, ary ambany noho ny an'ny rafitra 0 ambonin'ny PG. Mitombo ny fiovaovan'ny mari-pana amin'ny ankapobeny, ary miasa ho toy ny mpanala hafanana ny PG. Araka ny Sary 2(b) sy 2(c), ny fiovaovan'ny mari-pana axial sy radial an'ny rafitra 1 ao amin'ny faritra akora manta dia kely kokoa, ny fizarana mari-pana dia mitovy kokoa, ary ny sublimation an'ny akora dia feno kokoa. Tsy toy ny faritra akora manta, ny Sary 2(c) dia mampiseho fa ny fiovaovan'ny mari-pana radial eo amin'ny kristaly voan'ny rafitra 1 dia lehibe kokoa, izay mety ho vokatry ny ampahany samihafa amin'ny fomba famindrana hafanana samihafa, izay manampy ny kristaly hitombo miaraka amin'ny interface convex. Ao amin'ny Sary 2(d), ny mari-pana amin'ny toerana samihafa ao amin'ny memy dia mampiseho fironana mitombo rehefa mandroso ny fitomboana, saingy ny fahasamihafan'ny mari-pana eo amin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1 dia mihena tsikelikely ao amin'ny faritra akora manta ary mitombo tsikelikely ao amin'ny efitrano fitomboana.
Sary 2 Fizarana mari-pana sy fiovana ao amin'ny memy. (a) Fizarana mari-pana ao anatin'ny memy amin'ny rafitra 0 (ankavia) sy rafitra 1 (ankavanana) amin'ny 0 ora, singa: ℃; (b) Fizarana mari-pana eo amin'ny tsipika afovoan'ny memy amin'ny rafitra 0 sy rafitra 1 avy amin'ny faran'ny akora manta mankany amin'ny kristaly voa amin'ny 0 ora; (c) Fizarana mari-pana avy amin'ny afovoany mankany amin'ny sisin'ny memy eo amin'ny velaran'ny kristaly voa (A) sy ny velaran'ny akora manta (B), afovoany (C) ary ambany (D) amin'ny 0 ora, ny axe mitsivalana r dia ny radius kristaly voa ho an'ny A, ary ny radius velaran'ny akora manta ho an'ny B~D; (d) Fiovan'ny mari-pana eo afovoan'ny tapany ambony (A), ny velaran'ny akora manta (B) ary ny afovoany (C) amin'ny efitrano fitomboan'ny rafitra 0 sy rafitra 1 amin'ny 0, 30, 60, ary 100 ora.
Ny Sary 3 dia mampiseho ny fitaterana akora amin'ny fotoana samihafa ao amin'ny memy amin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1. Mitombo ny tahan'ny fikorianan'ny akora amin'ny dingana entona ao amin'ny faritra akora manta sy ny efitrano fitomboana miaraka amin'ny fitomboan'ny toerana, ary mihena ny fitaterana akora rehefa mandroso ny fitomboana. Ny Sary 3 koa dia mampiseho fa ao anatin'ny toe-javatra simulation, ny akora manta dia mivadika ho grafit eo amin'ny rindrin'ny memy aloha ary avy eo eo amin'ny faran'ny memy. Ankoatra izany, misy ny recrystallization eo amin'ny velaran'ny akora manta ary mihamafy tsikelikely izany rehefa mandroso ny fitomboana. Ny Sary 4(a) sy 4(b) dia mampiseho fa mihena ny tahan'ny fikorianan'ny akora ao anatin'ny akora manta rehefa mandroso ny fitomboana, ary ny tahan'ny fikorianan'ny akora amin'ny 100 ora dia eo amin'ny 50% eo ho eo amin'ny fotoana voalohany; na izany aza, somary lehibe ny tahan'ny fikorianan'ny akora eo amin'ny sisiny noho ny fiovan'ny grafit amin'ny akora manta, ary ny tahan'ny fikorianan'ny akora eo amin'ny sisiny dia mihoatra ny in-10 noho ny tahan'ny fikorianan'ny eo amin'ny faritra afovoany amin'ny 100 ora; Ankoatra izany, ny fiantraikan'ny PG ao amin'ny rafitra 1 dia mahatonga ny tahan'ny fikorianan'ny akora ao amin'ny faritra akora ao amin'ny rafitra 1 ho ambany noho ny an'ny rafitra 0. Ao amin'ny Sary 4(c), mihena tsikelikely ny fikorianan'ny akora ao amin'ny faritra akora sy ny efitrano fitomboana rehefa mandroso ny fitomboana, ary mihena hatrany ny fikorianan'ny akora ao amin'ny faritra akora, izay vokatry ny fisokafan'ny fantsona fikorianan'ny rivotra eo amin'ny sisin'ny lafaoro fandoroana sy ny fanakanana ny fananganana kristaly eo an-tampony; ao amin'ny efitrano fitomboana, mihena haingana ny tahan'ny fikorianan'ny akora ao amin'ny rafitra 0 amin'ny 30 ora voalohany ka hatramin'ny 16%, ary mihena 3% monja amin'ny fotoana manaraka, raha toa kosa ka mijanona ho marin-toerana ny rafitra 1 mandritra ny dingan'ny fitomboana. Noho izany, ny PG dia manampy amin'ny fandrindrana ny tahan'ny fikorianan'ny akora ao amin'ny efitrano fitomboana. Ny Sary 4(d) dia mampitaha ny tahan'ny fikorianan'ny akora eo amin'ny lafiny fitomboana kristaly. Amin'ny fotoana voalohany sy 100 ora, ny fitaterana akora ao amin'ny faritra fitomboan'ny rafitra 0 dia matanjaka kokoa noho ny ao amin'ny rafitra 1, saingy misy foana ny faritra mikoriana be eo amin'ny sisin'ny rafitra 0, izay mitarika ho amin'ny fitomboana tafahoatra eo amin'ny sisiny. Ny fisian'ny PG ao amin'ny rafitra 1 dia manakana tanteraka io trangan-javatra io.
Sary 3 Fikorianan'ny akora ao anaty memy. Fampifanarahana (ankavia) sy vecteur de vitesse (ankavanana) amin'ny fitaterana akora entona ao anaty rafitra 0 sy 1 amin'ny fotoana samihafa, vecteur de vitesse: m/s
Sary 4 Fiovana eo amin'ny tahan'ny fikorianan'ny akora. (a) Fiovana eo amin'ny fizarana ny tahan'ny fikorianan'ny akora eo afovoan'ny akora manta ao amin'ny rafitra 0 amin'ny 0, 30, 60, ary 100 ora, r no radius-n'ny velaran'ny akora manta; (b) Fiovana eo amin'ny fizarana ny tahan'ny fikorianan'ny akora eo afovoan'ny akora manta ao amin'ny rafitra 1 amin'ny 0, 30, 60, ary 100 ora, r no radius-n'ny velaran'ny akora manta; (c) Fiovana eo amin'ny tahan'ny fikorianan'ny akora ao anatin'ny efitrano fitomboana (A, B) sy ao anatin'ny akora manta (C, D) ao amin'ny rafitra 0 sy 1 rehefa mandeha ny fotoana; (d) Fizarana ny tahan'ny fikorianan'ny akora eo akaikin'ny velaran'ny kristaly voa amin'ny rafitra 0 sy 1 amin'ny 0 sy 1 amin'ny 0 sy 1, r no radius-n'ny kristaly voa
Misy fiantraikany amin'ny fahamarinan'ny kristaly sy ny hakitroky ny lesoka amin'ny fitomboan'ny kristaly SiC ny C/Si. Ny Sary 5(a) dia mampitaha ny fizarana ny tahan'ny C/Si amin'ireo rafitra roa amin'ny fotoana voalohany. Mihena tsikelikely avy any ambany ka hatrany ambony amin'ny memy ny tahan'ny C/Si, ary ny tahan'ny C/Si amin'ny rafitra 1 dia ambony noho ny an'ny rafitra 0 amin'ny toerana samihafa. Ny Sary 5(b) sy 5(c) dia mampiseho fa mitombo tsikelikely miaraka amin'ny fitomboana ny tahan'ny C/Si, izay mifandraika amin'ny fitomboan'ny mari-pana anatiny amin'ny dingana manaraka amin'ny fitomboana, ny fanamafisana ny grafitasionan'ny akora manta, ary ny fihetsiky ny singa Si ao amin'ny dingana entona miaraka amin'ny memy grafita. Ao amin'ny Sary 5(d), ny tahan'ny C/Si amin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1 dia tena samy hafa ambanin'ny PG (0, 25 mm), fa somary hafa kely ambonin'ny PG (50 mm), ary mitombo tsikelikely ny fahasamihafana rehefa manakaiky ny kristaly. Amin'ny ankapobeny, ny tahan'ny C/Si amin'ny rafitra 1 dia ambony kokoa, izay manampy amin'ny fanamafisana ny endriky ny kristaly ary mampihena ny mety hisian'ny fifindran'ny dingana.
Sary 5 Fizarana sy fiovan'ny tahan'ny C/Si. (a) Fizarana ny tahan'ny C/Si ao amin'ny lafaoro fandoroana amin'ny rafitra 0 (ankavia) sy rafitra 1 (ankavanana) amin'ny 0 ora; (b) tahan'ny C/Si amin'ny halavirana samihafa avy amin'ny tsipika afovoan'ny lafaoro fandoroana amin'ny rafitra 0 amin'ny fotoana samihafa (0, 30, 60, 100 ora); (c) tahan'ny C/Si amin'ny halavirana samihafa avy amin'ny tsipika afovoan'ny lafaoro fandoroana amin'ny rafitra 1 amin'ny fotoana samihafa (0, 30, 60, 100 ora); (d) Fampitahana ny tahan'ny C/Si amin'ny halavirana samihafa (0, 25, 50, 75, 100 mm) avy amin'ny tsipika afovoan'ny lafaoro fandoroana amin'ny rafitra 0 (tsipika matevina) sy rafitra 1 (tsipika tapaka) amin'ny fotoana samihafa (0, 30, 60, 100 ora).
Ny Sary 6 dia mampiseho ny fiovan'ny savaivony sy ny porosity an'ny faritra akora manta amin'ireo rafitra roa. Ny sary dia mampiseho fa mihena ny savaivony ary mitombo ny porosity eo akaikin'ny rindrin'ny lafaoro fandoroana, ary mitombo hatrany ny porosity an'ny sisiny ary mihena hatrany ny savaivony rehefa mandroso ny fitomboana. Ny porosity ambony indrindra amin'ny sisiny dia eo amin'ny 0.99 eo ho eo amin'ny 100 ora, ary ny savaivony kely indrindra amin'ny poti dia eo amin'ny 300 μm eo ho eo. Mitombo ny savaivony ary mihena ny porosity eo amin'ny velaran'ny akora manta, mifanaraka amin'ny recrystallization. Mitombo ny hatevin'ny velaran'ny recrystallization rehefa mandroso ny fitomboana, ary miova hatrany ny haben'ny poti sy ny porosity. Ny savaivony ambony indrindra amin'ny poti dia mahatratra mihoatra ny 1500 μm, ary ny porosity kely indrindra dia 0.13. Ankoatra izany, satria ny PG dia mampitombo ny mari-pana amin'ny velaran'ny akora manta ary kely ny supersaturation amin'ny entona, dia kely ny hatevin'ny recrystallization amin'ny tapany ambony amin'ny akora manta amin'ny rafitra 1, izay manatsara ny tahan'ny fampiasana akora manta.
Sary 6 Fiovan'ny savaivon'ny poti (ankavia) sy ny porosity (ankavanana) amin'ny velaran'ny akora manta amin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1 amin'ny fotoana samihafa, singa savaivon'ny poti: μm
Ny Sary 7 dia mampiseho fa miolakolaka ny rafitra 0 amin'ny fiandohan'ny fitomboana, izay mety mifandray amin'ny tahan'ny fikorianan'ny akora be loatra vokatry ny fiovan'ny endriky ny sisin'ny akora manta ho grafita. Mihalefy ny haavon'ny fiolakolaka mandritra ny dingana fitomboana manaraka, izay mifanaraka amin'ny fiovan'ny tahan'ny fikorianan'ny akora eo anoloan'ny fitomboan'ny kristaly amin'ny rafitra 0 ao amin'ny Sary 4 (d). Ao amin'ny rafitra 1, noho ny fiantraikan'ny PG, dia tsy mampiseho fiolakolaka ny fifandraisan'ny kristaly. Ankoatra izany, ny PG koa dia mahatonga ny tahan'ny fitomboan'ny rafitra 1 ho ambany lavitra noho ny an'ny rafitra 0. Ny hatevin'ny afovoan'ny kristaly amin'ny rafitra 1 aorian'ny 100 ora dia 68% monja amin'ny an'ny rafitra 0.
Sary 7 Fiovan'ny fifandraisan'ny kristaly rafitra 0 sy rafitra 1 amin'ny 30, 60, ary 100 ora
Natao teo ambanin'ny fepetra fanodinana simulation nomerika ny fitomboan'ny kristaly. Aseho amin'ny Sary 8(a) sy Sary 8(b) ny kristaly novolena tamin'ny rafitra 0 sy ny rafitra 1. Ny kristaly amin'ny rafitra 0 dia mampiseho interface concave, miaraka amin'ny ondulation eo amin'ny faritra afovoany ary fifindran'ny dingana eo amin'ny sisiny. Ny convexity amin'ny velarana dia maneho ambaratongan'ny tsy fitoviana sasany amin'ny fitaterana ny fitaovana entona-dingana, ary ny fisian'ny fifindran'ny dingana dia mifanaraka amin'ny tahan'ny C/Si ambany. Ny interface an'ny kristaly novolena tamin'ny rafitra 1 dia somary convex, tsy misy fifindran'ny dingana hita, ary ny hateviny dia 65% amin'ny kristaly tsy misy PG. Amin'ny ankapobeny, ny valin'ny fitomboan'ny kristaly dia mifanaraka amin'ny valin'ny simulation, miaraka amin'ny fahasamihafan'ny mari-pana radial lehibe kokoa eo amin'ny interface kristaly amin'ny rafitra 1, ny fitomboana haingana eo amin'ny sisiny dia voafehy, ary ny tahan'ny fikorianan'ny fitaovana amin'ny ankapobeny dia miadana kokoa. Ny fironana amin'ny ankapobeny dia mifanaraka amin'ny valin'ny simulation nomerika.
Sary 8 Kristaly SiC nitombo teo ambanin'ny rafitra 0 sy rafitra 1
Famaranana
Manampy amin'ny fanatsarana ny mari-pana amin'ny ankapobeny amin'ny velaran'ny akora manta sy ny fanatsarana ny fitoviana amin'ny mari-pana amin'ny axial sy radial ny PG, mampiroborobo ny sublimation feno sy ny fampiasana ny akora manta; mitombo ny fahasamihafan'ny mari-pana ambony sy ambany, ary mitombo ny gradient radial amin'ny velaran'ny kristaly voa, izay manampy amin'ny fitazonana ny fitomboan'ny interface convex. Raha ny momba ny famindrana faobe, ny fampidirana PG dia mampihena ny tahan'ny famindrana faobe amin'ny ankapobeny, ny tahan'ny fikorianan'ny akora ao amin'ny efitrano fitomboana misy PG dia miova kely kokoa rehefa mandeha ny fotoana, ary ny dingana fitomboana manontolo dia marin-toerana kokoa. Mandritra izany fotoana izany, ny PG dia manakana tsara ny fisian'ny famindrana faobe be loatra amin'ny sisiny. Ankoatra izany, ny PG dia mampitombo ny tahan'ny C/Si amin'ny tontolo fitomboana, indrindra eo amin'ny sisiny eo anoloan'ny interface kristaly voa, izay manampy amin'ny fampihenana ny fisian'ny fiovan'ny dingana mandritra ny dingana fitomboana. Mandritra izany fotoana izany, ny fiantraikan'ny insulation mafana amin'ny PG dia mampihena ny fisian'ny recrystallization amin'ny tapany ambony amin'ny akora manta amin'ny ambaratonga sasany. Ho an'ny fitomboan'ny kristaly, ny PG dia mampihena ny tahan'ny fitomboan'ny kristaly, fa ny interface fitomboana kosa convex kokoa. Noho izany, ny PG dia fomba mahomby hanatsarana ny tontolo fitomboan'ny kristaly SiC sy hanatsarana ny kalitaon'ny kristaly.
Fotoana fandefasana: 18 Jona 2024