Grafit z powłoką TaC

I. Eksploracja parametrów procesu

1. Układ TaCl5-C3H6-H2-Ar

2. Temperatura osadzania:

Zgodnie ze wzorem termodynamicznym oblicza się, że gdy temperatura jest wyższa niż 1273 K, swobodna energia Gibbsa reakcji jest bardzo niska i reakcja jest stosunkowo kompletna. Stała reakcji KP jest bardzo duża przy 1273 K i szybko wzrasta wraz z temperaturą, a szybkość wzrostu stopniowo zwalnia przy 1773 K.

Wpływ na morfologię powierzchni powłoki: Gdy temperatura nie jest odpowiednia (zbyt wysoka lub zbyt niska), powierzchnia wykazuje morfologię wolnego węgla lub luźne pory.

(1) W wysokich temperaturach prędkość ruchu aktywnych atomów lub grup reagentów jest zbyt duża, co prowadzi do nierównomiernego rozłożenia podczas akumulacji materiałów, a obszary bogate i ubogie nie mogą się płynnie przechodzić, co powoduje powstawanie porów.

(2) Istnieje różnica między szybkością reakcji pirolizy alkanów a szybkością reakcji redukcji pentachlorku tantalu. Węgiel pirolityczny jest nadmiarowy i nie może łączyć się z tantalem w czasie, co powoduje, że powierzchnia zostaje owinięta węglem.

Gdy temperatura jest odpowiednia, powierzchniaPowłoka TaCjest gęsty.

TaCcząstki topią się i łączą ze sobą, forma krystaliczna jest kompletna, a granice ziaren płynnie przechodzą w stan krystaliczny.

3. Stosunek wodoru:

Ponadto na jakość powłoki wpływa wiele czynników:

-Jakość powierzchni podłoża

-Pole gazu osadowego

-Stopień jednorodności mieszania gazu reagującego

II. Typowe wadypowłoka z węglika tantalu

1. Pękanie i łuszczenie się powłoki

Współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej liniowy współczynnik CTE:

2. Analiza defektów:

(1) Przyczyna:

(2) Metoda charakteryzacji

① Do pomiaru odkształceń resztkowych należy zastosować technologię dyfrakcji rentgenowskiej.

② Użyj prawa Hu-Kego, aby oszacować naprężenia szczątkowe.

(3) Powiązane wzory

3. Poprawa kompatybilności mechanicznej powłoki i podłoża

(1) Powierzchniowa powłoka wzrostu in situ

Technologia osadzania i dyfuzji reakcji termicznej TRD

Proces soli stopionej

Uprość proces produkcji

Obniż temperaturę reakcji

Relatywnie niższy koszt

Bardziej przyjazny dla środowiska

Nadaje się do produkcji przemysłowej na dużą skalę

(2) Powłoka przejściowa kompozytowa

Proces współdepozycji

CVDproces

Powłoka wieloskładnikowa

Łączenie zalet każdego komponentu

Elastyczne dostosowywanie składu i proporcji powłoki

4. Technologia osadzania i dyfuzji termicznej TRD

(1) Mechanizm reakcji

Technologia TRD nazywana jest również procesem osadzania, w którym do przygotowania wykorzystuje się układ składający się z kwasu borowego, pięciotlenku tantalu, fluorku sodu, tlenku boru i węglika boru.powłoka z węglika tantalu.

① Stopiony kwas borowy rozpuszcza pięciotlenek tantalu;

② Pięciotlenek tantalu ulega redukcji do aktywnych atomów tantalu i dyfunduje na powierzchnię grafitu;

③ Aktywne atomy tantalu są adsorbowane na powierzchni grafitu i reagują z atomami węgla, tworzącpowłoka z węglika tantalu.

(2) Klucz reakcji

Rodzaj powłoki węglikowej musi spełniać wymaganie, aby swobodna energia utleniania pierwiastka tworzącego węglik była wyższa niż w przypadku tlenku boru.

Swobodna energia Gibbsa węglika jest wystarczająco niska (w przeciwnym razie może powstać bor lub borek).

Pięciotlenek tantalu jest tlenkiem neutralnym. W stopionym boraksie w wysokiej temperaturze może reagować z silnym tlenkiem alkalicznym, tlenkiem sodu, tworząc tantalan sodu, obniżając w ten sposób początkową temperaturę reakcji.