การเติบโตที่ก้าวล้ำ วัสดุหลักสำคัญ

เมื่อผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์เจริญเติบโต “สภาพแวดล้อม” ของส่วนต่อประสานการเจริญเติบโตระหว่างแกนกลางของผลึกกับขอบจะแตกต่างกัน ทำให้ความเค้นของผลึกที่ขอบเพิ่มขึ้น และขอบผลึกมักเกิด “ข้อบกพร่องโดยรวม” ได้ง่ายเนื่องจากอิทธิพลของวงแหวนกราไฟต์ที่เป็นตัวหยุด “คาร์บอน” การแก้ปัญหาที่ขอบหรือการเพิ่มพื้นที่ใช้งานที่มีประสิทธิภาพของแกนกลาง (มากกว่า 95%) จึงเป็นหัวข้อทางเทคนิคที่สำคัญ

เมื่ออุตสาหกรรมค่อยๆ ควบคุมข้อบกพร่องระดับมหภาค เช่น "ไมโครทิวบูล" และ "สิ่งเจือปน" ได้แล้ว ซึ่งทำให้ผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์ต้อง "เติบโตอย่างรวดเร็ว ยาว และหนา และเติบโตขึ้น" ส่งผลให้ "ข้อบกพร่องโดยรวม" บริเวณขอบมีความโดดเด่นผิดปกติ และเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาของผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์เพิ่มขึ้น "ข้อบกพร่องโดยรวม" บริเวณขอบก็จะทวีคูณตามกำลังสองของเส้นผ่านศูนย์กลางและความหนา

การใช้สารเคลือบแทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) ช่วยแก้ปัญหาขอบและปรับปรุงคุณภาพการเจริญเติบโตของผลึก ซึ่งเป็นหนึ่งในทิศทางทางเทคนิคหลักของ “การเติบโตอย่างรวดเร็ว การเติบโตที่หนา และการเติบโตที่สูงขึ้น” เพื่อส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมและแก้ปัญหาการพึ่งพา “การนำเข้า” วัสดุสำคัญ บริษัทเหิงปูได้พัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบแทนทาลัมคาร์ไบด์ (CVD) จนได้มาตรฐานระดับสากล

การเคลือบด้วยแทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) จากมุมมองของการผลิตนั้นไม่ยาก สามารถทำได้ง่ายด้วยวิธีการเผาผนึก (sintering) การตกตะกอนด้วยไอสารเคมี (CVD) และวิธีการอื่นๆ วิธีการเผาผนึกนั้นใช้ผงหรือสารตั้งต้นของแทนทาลัมคาร์ไบด์ เติมส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ (โดยทั่วไปคือโลหะ) และสารยึดเกาะ (โดยทั่วไปคือพอลิเมอร์สายยาว) เคลือบลงบนพื้นผิวของวัสดุตั้งต้นกราไฟต์ที่อุณหภูมิสูง ส่วนวิธีการตกตะกอนด้วยไอสารเคมี (CVD) นั้น จะทำการตกตะกอน TaCl5+H2+CH4 ลงบนพื้นผิวของเมทริกซ์กราไฟต์ที่อุณหภูมิ 900-1500℃

อย่างไรก็ตาม พารามิเตอร์พื้นฐาน เช่น ทิศทางการเรียงตัวของผลึกในการตกตะกอนของแทนทาลัมคาร์ไบด์ ความหนาของฟิล์มที่สม่ำเสมอ การคลายความเครียดระหว่างสารเคลือบและเมทริกซ์กราไฟต์ รอยแตกบนพื้นผิว ฯลฯ เป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการเติบโตของผลึก อายุการใช้งานที่เสถียรเป็นพารามิเตอร์หลัก ซึ่งเป็นสิ่งที่ยากที่สุด