A'afiaga o Vevela Eseese i le Tuputupu A'e o le CVD SiC Coating

O le ā le CVD SiC Coating?

O le Chemical vapor deposition (CVD) o se faiga e fa'aaogaina e gaosia ai mea malo e maualuga le mama. O lenei faiga e masani ona fa'aaogaina i le matāgaluega o gaosiga o semiconductor e fausia ai ni ata manifinifi i luga o le fogāeleele o wafers. I le faiga o le sauniaina o le silicon carbide e ala i le CVD, e fa'aalia ai le substrate i le tasi pe sili atu fo'i o mea e fa'asolo ina feololo, lea e tali atu fa'akemikolo i luga o le fogāeleele o le substrate e fa'aputu ai mea e mana'omia mo le silicon carbide. I le tele o auala mo le sauniaina o mea silicon carbide, o oloa na saunia e ala i le chemical vapor deposition e sili atu le tutusa ma le mama, ma o lenei auala e malosi le puleaina o le faiga. O mea CVD silicon carbide e iai se tu'ufa'atasiga tulaga ese o meatotino sili ona lelei o le vevela, eletise ma le vaila'au, ma e matua talafeagai ai mo le fa'aaogaina i le alamanuia semiconductor lea e mana'omia ai mea e maualuga le fa'atinoga. O vaega CVD silicon carbide e fa'aaogaina lautele i masini eli, masini MOCVD, masini epitaxial Si ma masini epitaxial SiC, masini fa'agasologa vave o le vevela ma isi matā'upu.

O lenei tusiga e taulaʻi i le iloiloina o le lelei o ata manifinifi na totoina i vevela eseese o le faagasologa i le taimi o le sauniuniga oUfiufi CVD SiC, ina ia filifili ai le vevela sili ona talafeagai o le faagasologa. O le faʻataʻitaʻiga e faʻaaogaina le graphite o le substrate ma le trichloromethylsilane (MTS) o le kesi puna o le tali. O le ufiufi SiC e faʻaputuina e ala i le faagasologa o le CVD maualalo le mamafa, ma le micromorphology o leUfiufi CVD SiCe matauina e ala i le scanning electron microscopy e iloilo ai lona mafiafia o le fausaga.

Ona o le maualuga tele o le vevela o le fogāeleele o le graphite substrate, o le a mitiia ma faʻasaʻolotoina le kesi vaeluaga mai le fogāeleele o le substrate, ma mulimuli ane, o le C ma le Si o totoe i luga o le fogāeleele o le a fausia ai le SiC solid phase e fausia ai le SiC coating. E tusa ai ma le faagasologa o le tuputupu aʻe o le CVD-SiC o loʻo i luga, e mafai ona iloa o le a aʻafia e le vevela le sosolo o le kesi, le pala o le MTS, le fausiaina o mataua ma le pala ma le faʻasaʻolotoina o le kesi vaeluaga, o lea o le vevela o le faʻaputuga o le a i ai se sao taua i le morphology o le SiC coating. O le microscopic morphology o le coating o le faʻaaliga sili ona faigofie ona malamalama i ai o le mafiafia o le coating. O le mea lea, e tatau ai ona suʻesuʻeina le aʻafiaga o le eseesega o le vevela o le faʻaputuga i le microscopic morphology o le CVD SiC coating. Talu ai e mafai e le MTS ona pala ma faʻaputu le SiC coating i le va o le 900 ~ 1600 ℃, o lenei faʻataʻitaʻiga e filifilia ai le lima vevela o le faʻaputuga o le 900 ℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ ma le 1300 ℃ mo le sauniaina o le SiC coating e suʻesuʻe ai le aʻafiaga o le vevela i le CVD-SiC coating. O faʻamatalaga patino o loʻo faʻaalia i le Laulau 3. O le Ata 2 o loʻo faʻaalia ai le foliga faʻamikroskopi o le ufiufi CVD-SiC ua totoina i vevela eseese o le faʻaputuga.

A oʻo i le 900℃ le vevela o le faʻaputuga, e tupu aʻe uma le SiC i ni foliga o le alava. E mafai ona iloa atu o le lautele o le alava e tasi e tusa ma le 3.5μm, ma o lona fua faatatau o le itu e tusa ma le 3 (<10). E le gata i lea, e aofia ai le tele o vaega nano-SiC, o lea e aofia ai i se fausaga polycrystalline SiC, lea e ese mai i uaea nano SiC masani ma uaea SiC tioata e tasi. O lenei fibrous SiC o se faʻaletonu o le fausaga e mafua mai i faʻasologa le talafeagai o le faagasologa. E mafai ona iloa atu o le fausaga o lenei ufiufi SiC e fai si matala, ma e tele pu i le va o le fibrous SiC, ma e matua maualalo le mafiafia. O le mea lea, o lenei vevela e le talafeagai mo le sauniaina o ufiufi SiC mafiafia. E masani lava, o faʻaletonu o le fausaga o le fibrous SiC e mafua mai i le maualalo tele o le vevela o le faʻaputuga. I le vevela maualalo, o molelaiti laiti e pipii i luga o le fogaeleele o le substrate e maualalo le malosi ma le le lelei o le femalagaiga. O le mea lea, o molelaiti laiti e masani ona femalagaiga ma tuputupu aʻe i le malosiaga saoloto maualalo o fatu SiC (e pei o le pito o le fatu). O le tuputupu aʻe faifai pea i le itu e iu lava ina fausia ai ni faʻaletonu faʻavae o le fibrous SiC.

Sauniuniga o le CVD SiC Coating:

Muamua, e tu'u le mea e fai ai le graphite i totonu o se ogaumu vevela maualuga ma tu'u i le 1500℃ mo le 1 itula i totonu o se ea Ar mo le aveeseina o le lefulefu. Ona tipiina lea o le poloka graphite i se poloka e 15x15x5mm, ma fa'apupula le pito i luga o le poloka graphite i le pepa oneone 1200-mesh e aveese ai pu o luga e a'afia ai le fa'aputuina o le SiC. O le poloka graphite ua togafitia e fufuluina i le ethanol e leai se vai ma le vai fa'amamā, ona tu'u lea i totonu o se ogaumu i le 100℃ mo le fa'amago. I le iuga, e tu'u le mea e fai ai le graphite i totonu o le sone autu o le vevela o le ogaumu paipa mo le fa'aputuina o le SiC. O le ata fa'ata'ita'i o le faiga e fa'aputuina ai le ausa kemikolo o lo'o fa'aalia i le Ata 1.

O leUfiufi CVD SiCsa matauina e ala i le scanning electron microscopy e iloilo ai lona tele ma le mafiafia o le vaega. E le gata i lea, o le fua faatatau o le teuina o le ufiufi SiC sa fuafuaina e tusa ai ma le fua faatatau o loo i lalo: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC = Fua faatatau o le fa'aputuga; m2–mamafa o le faʻataʻitaʻiga ufiufi (mg); m1–mamafa o le substrate (mg); le lautele o le S-fogafale o le substrate (mm2); t-le taimi e fa'aputu ai (h).   E fai si lavelave o le CVD-SiC, ma e mafai ona aoteleina le faagasologa e pei ona taua i lalo: i le vevela maualuga, o le a faia e le MTS le fa'aleagaina o le vevela e fausia ai ni molela'au laiti e maua mai ai le kaponi ma le silicon. O molela'au laiti e maua mai ai le kaponi e aofia ai le CH3, C2H2 ma le C2H4, ma o molela'au laiti e maua mai ai le silicon e aofia ai le SiCI2, SiCI3, ma isi; o nei molela'au laiti e maua mai ai le kaponi ma le silicon o le a aveina atu i luga o le substrate graphite e le kesi feavea'i ma le kesi fa'asusu, ona fa'apipi'i lea o nei molela'au laiti i luga o le substrate i le tulaga o le fa'apipi'iina, ona tupu lea o ni fa'agasologa fa'akemikolo i le va o molela'au laiti e fausia ai ni mataua laiti e faasolosolo malie ona tuputupu a'e, ma o le a fa'apipi'i fo'i mataua, ma o le a o fa'atasi le fa'agasologa ma le fausiaina o ni oloa fa'aopoopo (HCl gas); A oso aʻe le vevela i le 1000 ℃, e matuā faʻaleleia atili le mafiafia o le ufiufi SiC. E mafai ona iloa atu o le tele o le ufiufi e aofia ai fatu SiC (pe tusa ma le 4μm le lapoʻa), ae o loʻo maua foʻi nisi o faʻaletonu fibrous SiC, lea e faʻaalia ai o loʻo i ai pea le tuputupu aʻe faʻasino o le SiC i lenei vevela, ma e le lava le mafiafia o le ufiufi. A oso aʻe le vevela i le 1100 ℃, e mafai ona iloa atu o le ufiufi SiC e matuā mafiafia lava, ma ua mou atu atoa faʻaletonu fibrous SiC. O le ufiufi e aofia ai vaega SiC e foliga mai o ni mataua ma le lautele e tusa ma le 5~10μm, ia e pipii faʻatasi. O le fogāeleele o vaega e matuā maʻaʻa. E aofia ai le tele o fatu SiC nano-scale. O le mea moni, o le faagasologa o le tuputupu aʻe o le CVD-SiC i le 1100 ℃ ua pulea le fesiitaiga o le tele. O molelaʻau laiti o loʻo mitiia i luga o le fogāeleele o le substrate e lava le malosi ma le taimi e faʻatupu ai ma tuputupu aʻe ai i fatu SiC. O fatu SiC e tutusa le fausiaina o ni mataua tetele. I lalo o le gaioiga a le malosi o luga, o le tele o mataua e foliga lapotopoto, ma o mataua e fefiloi faatasi e fausia ai se ufi mafiafia SiC. A oʻo ina siʻitia le vevela i le 1200℃, e mafiafia foʻi le ufiufi SiC, ae e tele ni vaega o le SiC e maʻa ma e foliga mai e maʻaʻa le fogāeleele o le ufiufi. A oʻo ina siʻitia le vevela i le 1300℃, e tele ni vaega lapotopoto masani e tusa ma le 3μm le lautele e maua i luga o le fogāeleele o le graphite substrate. E mafua ona i lenei vevela, ua liua le SiC i le kesi, ma e vave tele le fua faatatau o le pala o le MTS. Ua tali atu ma faʻapipiʻi ni vaega laiti e fausia ai ni fatu SiC aʻo leʻi pipii i luga o le fogāeleele o le substrate. A uma ona fausia e fatu ni vaega lapotopoto, o le a paʻuʻū i lalo, ma iu ai ina iʻu ai i se ufiufi SiC e le mafiafia tele. E manino lava, e le mafai ona faʻaaogaina le 1300℃ e fai ma vevela e fausia ai le ufiufi SiC mafiafia. O le faʻatusatusaga atoatoa e faʻaalia ai afai e saunia le ufiufi SiC mafiafia, o le vevela sili ona lelei mo le teuina o le CVD o le 1100℃.

O loʻo faʻaalia i le Ata 3 le fua faatatau o le faʻaputuina o ufiufi CVD SiC i vevela eseese o le faʻaputuina. Aʻo faʻateleina le vevela o le faʻaputuina, e faʻaitiitia malie le fua faatatau o le faʻaputuina o le ufiufi SiC. O le fua faatatau o le faʻaputuina i le 900°C e 0.352 mg·h-1/mm2, ma o le tuputupu aʻe faʻasolosolo o alava e oʻo atu ai i le fua faatatau sili ona vave o le faʻaputuina. O le fua faatatau o le faʻaputuina o le ufiufi e sili ona maualuga le mafiafia e 0.179 mg·h-1/mm2. Ona o le faʻaputuina o nisi o vaega SiC, o le fua faatatau o le faʻaputuina i le 1300°C e sili ona maualalo, naʻo le 0.027 mg·h-1/mm2.   Faaiuga: O le vevela sili ona lelei mo le teuina o CVD o le 1100℃. O le vevela maualalo e faʻaleleia atili ai le tuputupu aʻe o le SiC, ae o le vevela maualuga e mafua ai ona gaosia e le SiC le ausa ma iʻu ai i le manifinifi o le ufiufi. Faatasi ai ma le faateleina o le vevela o le teuina, o le fua faatatau o le teuina o leUfiufi CVD SiCfa'aitiitia malie.