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, energia swobodna Gibbsa reakcji jest bardzo niska, a reakcja jest względnie zakończona. Stała reakcji KP jest bardzo duża w temperaturze 1273 K i szybko rośnie wraz z temperaturą, a tempo wzrostu stopniowo zwalnia w temperaturze 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 gromadzenia się materiałów, a obszary bogate i ubogie nie mogą płynnie przechodzić między sobą, co skutkuje powstawaniem porów.

(2) Istnieje różnica między szybkością reakcji pirolizy alkanów a szybkością reakcji redukcji pentachlorku tantalu. Węgiel pirolityczny jest w nadmiarze i nie może połączyć się z tantalem w odpowiednim czasie, co powoduje, że powierzchnia zostaje pokryta 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 Za pomocą technologii dyfrakcji rentgenowskiej zmierz odkształcenie szczątkowe.

② Użyj prawa Hu-Kego, aby przybliżyć naprężenie szczątkowe.

(3) Powiązane wzory

3. Zwiększenie kompatybilności mechanicznej powłoki i podłoża

(1) Powłoka powierzchniowa do wzrostu in situ

Technologia osadzania i dyfuzji termicznej TRD

Proces stopionej soli

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

Elastycznie dostosuj skład i proporcje 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 redukuje się 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 energia swobodna 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 silnie alkalicznym tlenkiem sodu, tworząc tantalan sodu, obniżając w ten sposób początkową temperaturę reakcji.