Naon ari CVD SiC Coating?
Déposisi uap kimia (CVD) nyaéta prosés déposisi vakum anu digunakeun pikeun ngahasilkeun bahan padet anu murni. Prosés ieu mindeng dipaké dina widang manufaktur semikonduktor pikeun ngabentuk film ipis dina beungeut wafers. Dina prosés nyiapkeun silikon carbide ku CVD, substrat kakeunaan hiji atawa leuwih prékursor volatile, nu meta kimiawi dina beungeut substrat pikeun deposit deposit silikon carbide nu dipikahoyong. Diantara seueur metode pikeun nyiapkeun bahan silikon karbida, produk anu disiapkeun ku déposisi uap kimia ngagaduhan kaseragaman sareng kamurnian anu langkung luhur, sareng metode ieu gaduh kadali prosés anu kuat. Bahan silikon karbida CVD gaduh kombinasi unik tina sipat termal, listrik sareng kimia anu saé, ngajantenkeun aranjeunna cocog pisan pikeun dianggo dina industri semikonduktor dimana bahan berprestasi tinggi diperyogikeun. Komponén karbida silikon CVD seueur dianggo dina alat etching, alat MOCVD, alat epitaxial Si sareng alat epitaxial SiC, alat pangolahan termal gancang sareng widang anu sanés.
Artikel ieu museurkeun kana analisa kualitas film ipis tumuwuh dina suhu prosés béda salila persiapanpalapis CVD SiC, ku kituna pikeun milih suhu prosés paling luyu. Percobaan ngagunakeun grafit salaku substrat jeung trichloromethylsilane (MTS) salaku gas sumber réaksi. Lapisan SiC disimpen ku prosés CVD tekanan rendah, sareng mikromorfologi tinapalapis CVD SiCdititénan ku scanning mikroskop éléktron pikeun nganalisis dénsitas strukturna.
Kusabab suhu permukaan substrat grafit pisan tinggi, gas panengah bakal desorbed na discharged ti beungeut substrat, sarta tungtungna C jeung Si sésana dina beungeut substrat bakal ngabentuk fase padet SiC pikeun ngabentuk palapis SiC. Numutkeun proses pertumbuhan CVD-SiC di luhur, éta bisa ditempo yén suhu bakal mangaruhan difusi gas, dékomposisi MTS, formasi ogé titik-titik jeung desorption sarta ngurangan gas panengah, jadi suhu déposisi bakal maénkeun peran konci dina morfologi palapis SiC. Morfologi mikroskopis palapis nyaéta manifestasi paling intuitif tina dénsitas palapis. Ku alatan éta, perlu diajar pangaruh suhu déposisi béda dina morfologi mikroskopis palapis CVD SiC. Kusabab MTS tiasa nguraikeun sareng neundeun lapisan SiC antara 900 ~ 1600 ℃, percobaan ieu milih lima suhu déposisi 900 ℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ sareng 1300 ℃ pikeun persiapan palapis SiC pikeun diajar pangaruh suhu dina palapis CVD-SiC. Parameter husus ditémbongkeun dina Table 3. Gambar 2 nembongkeun morfologi mikroskopis palapis CVD-SiC tumuwuh dina suhu déposisi béda.
Nalika suhu déposisi 900 ℃, sadaya SiC tumbuh kana bentuk serat. Ieu bisa ditempo yén diaméter serat tunggal nyaeta ngeunaan 3.5μm, sarta rasio aspék nyaeta ngeunaan 3 (<10). Sumawona, éta diwangun ku partikel nano-SiC anu teu kaétang, janten éta kalebet struktur SiC polycrystalline, anu béda ti kawat nano SiC tradisional sareng kumis SiC kristal tunggal. SiC serat ieu mangrupikeun cacad struktural anu disababkeun ku parameter prosés anu teu masuk akal. Ieu bisa ditempo yén struktur palapis SiC ieu rélatif leupas, sarta aya angka nu gede ngarupakeun pori antara serat SiC, sarta dénsitas pisan low. Ku alatan éta, suhu ieu teu cocog pikeun persiapan palapis SiC padet. Biasana, defects struktural SiC serat disababkeun ku suhu déposisi low teuing. Dina suhu handap, molekul leutik adsorbed dina beungeut substrat boga énergi low jeung kamampuhan migrasi goréng. Ku alatan éta, molekul leutik condong migrasi tur tumuwuh ka énergi bébas permukaan panghandapna tina séréal SiC (saperti ujung gandum). Tumuwuh arah kontinyu pamustunganana ngabentuk defects struktural SiC serat.
Nyiapkeun palapis CVD SiC:
Kahiji, substrat grafit disimpen dina tungku vakum-suhu luhur sarta diteundeun dina 1500 ℃ pikeun 1h dina atmosfir Ar pikeun ngaleupaskeun lebu. Teras blok grafit dipotong kana blok 15x15x5mm, sareng permukaan blok grafit digosok nganggo sandpaper 1200-bolong pikeun ngaleungitkeun pori permukaan anu mangaruhan déposisi SiC. Blok grafit anu diolah dikumbah ku étanol anhidrat sareng cai sulingan, teras disimpen dina oven dina suhu 100 ℃ pikeun garing. Tungtungna, substrat grafit disimpen dina zona suhu utama tungku tubular pikeun déposisi SiC. Diagram skéma tina sistem déposisi uap kimia dipidangkeun dina Gambar 1.
Thepalapis CVD SiCdititénan ku scanning mikroskop éléktron pikeun nganalisis ukuran partikel sarta dénsitas na. Salaku tambahan, laju déposisi palapis SiC diitung dumasar kana rumus di handap ieu: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC = Laju déposisi; m2–massa sampel palapis (mg); m1-beurat substrat (mg); S-beungeut aréa substrat (mm2); t-waktu déposisi (h). CVD-SiC relatif pajeulit, sarta prosésna bisa diringkeskeun kieu: dina suhu luhur, MTS bakal ngalaman dékomposisi termal pikeun ngabentuk sumber karbon jeung sumber silikon molekul leutik. Sumber karbon molekul leutik utamana ngawengku CH3, C2H2 na C2H4, sarta sumber silikon molekul leutik utamana kaasup SiCI2, SiCI3, jsb; sumber karbon jeung sumber silikon molekul leutik ieu lajeng bakal diangkut kana beungeut substrat grafit ku gas carrier jeung gas diluent, lajeng molekul leutik ieu bakal adsorbed dina beungeut substrat dina bentuk adsorption, lajeng réaksi kimiawi bakal lumangsung antara molekul leutik pikeun ngabentuk titik leutik nu laun tumuwuh, sarta ogé ogé titik-titik fuse réaksi kimiawi. produk sampingan panengah (gas HCl); Nalika suhu naék ka 1000 ℃, dénsitas lapisan SiC ningkat pisan. Ieu bisa ditempo yén lolobana palapis diwangun ku séréal SiC (kira-kira 4μm dina ukuranana), tapi sababaraha defects SiC serat ogé kapanggih, nu nunjukeun yen aya kénéh tumuwuhna arah SiC dina suhu ieu, sarta palapis nu masih teu cukup padet. Nalika suhu naék ka 1100 ℃, éta tiasa katingali yén palapis SiC padet pisan, sareng defects SiC serat parantos ngaleungit. Lapisan diwangun ku partikel SiC anu bentukna titik-titik kalayan diaméter sakitar 5 ~ 10μm, anu digabungkeun caket. Beungeut partikel kasar pisan. Ieu diwangun ku séréal SiC skala nano countless. Kanyataanna, prosés tumuwuhna CVD-SiC dina 1100 ℃ geus jadi mindahkeun massa dikawasa. Molekul-molekul leutik anu diserep dina permukaan substrat gaduh énergi sareng waktos anu cekap pikeun nukléasi sareng tumbuh janten séréal SiC. Séréal SiC saragam ngabentuk ogé titik-titik badag. Dina aksi énergi permukaan, kalolobaan ogé titik-titik némbongan buleud, sareng titik-titik dihijikeun pikeun ngabentuk lapisan SiC anu padet. Nalika suhu naék ka 1200 ℃, palapis SiC ogé padet, tapi morfologi SiC janten multi-ridged sareng permukaan palapis muncul langkung kasar. Nalika suhu naék kana 1300 ℃, sajumlah ageung partikel buleud biasa kalayan diaméter sakitar 3μm kapanggih dina permukaan substrat grafit. Ieu kusabab dina suhu ieu, SiC parantos dirobih janten nukleasi fase gas, sareng laju dékomposisi MTS gancang pisan. Molekul leutik geus diréaksikeun jeung nukléasi pikeun ngabentuk séréal SiC saméméh maranéhna adsorbed dina beungeut substrat. Saatos séréal ngabentuk partikel buleud, aranjeunna bakal murag ka handap, antukna ngahasilkeun palapis partikel SiC leupas kalawan dénsitas goréng. Jelas, 1300 ℃ teu bisa dipaké salaku suhu ngabentuk palapis SiC padet. Perbandingan komprehensif nunjukkeun yén upami palapis SiC padet kedah disiapkeun, suhu déposisi CVD anu optimal nyaéta 1100 ℃.
Gambar 3 nunjukkeun laju déposisi palapis CVD SiC dina suhu déposisi anu béda. Nalika suhu déposisi ningkat, laju déposisi palapis SiC laun-laun turun. Laju déposisi dina 900 ° C nyaéta 0,352 mg · h-1 / mm2, sareng pertumbuhan arah serat nyababkeun laju déposisi panggancangna. Laju déposisi palapis kalayan kapadetan pangluhurna nyaéta 0,179 mg · h-1 / mm2. Kusabab déposisi sababaraha partikel SiC, laju déposisi dina 1300 ° C mangrupikeun panghandapna, ngan ukur 0,027 mg · h-1 / mm2. Kacindekan: Suhu déposisi CVD pangsaéna nyaéta 1100 ℃. Suhu rendah ngamajukeun kamekaran arah SiC, sedengkeun suhu luhur nyababkeun SiC ngahasilkeun déposisi uap sareng nyababkeun palapis anu jarang. Kalayan paningkatan suhu déposisi, laju déposisi tinapalapis CVD SiCsaeutik demi saeutik ngurangan.
waktos pos: May-26-2025