1 Кремний карбид каплавын углерод/углерод термик кыр материалларында куллану һәм тикшеренү алгарышы
1.1 Тигель әзерләүдә куллану һәм тикшеренү алгарышы
Монокристалл термик кырында,углерод/углерод тигеленигездә, кремний материалын ташучы савыт буларак кулланыла һәм аның белән бәйләнештә торакварц тигеле, 2 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. Углерод/углерод тигеленең эш температурасы якынча 1450℃ тәшкил итә, ул каты кремний (кремний диоксиды) һәм кремний парының икеләтә эрозиясенә дучар була, һәм ахыр чиктә тигель нечкәләнә яки боҗрасыман ярыла, нәтиҗәдә тигель ватыла.
Композит каплау углерод/углерод композит тигеле химик пар үткәрү процессы һәм урынында реакция ярдәмендә әзерләнде. Композит каплау кремний карбид каплавыннан (100~300 мкм), кремний каплавыннан (10~20 мкм) һәм кремний нитрид каплавыннан (50~100 мкм) торды, бу углерод/углерод композит тигеленең эчке өслегендә кремний парының коррозиясен нәтиҗәле рәвештә тоткарлый алды. Җитештерү процессында композит каплау углерод/углерод композит тигеленең югалтуы һәр мич өчен 0,04 мм тәшкил итә, һәм хезмәт итү вакыты 180 мич вакытына җитәргә мөмкин.
Тикшеренүчеләр билгеле бер температура шартларында углерод/углерод композит тигеле өслегендә бердәм кремний карбиды каплавын булдыру һәм ташучы газны саклау өчен химик реакция ысулын кулландылар, югары температуралы агломерация мичендә чимал буларак кремний диоксиды һәм кремний металлын кулландылар. Нәтиҗәләр күрсәткәнчә, югары температуралы эшкәртү sic каплавының сафлыгын һәм ныклыгын гына түгел, ә углерод/углерод композиты өслегенең тузуга чыдамлыгын да сизелерлек яхшырта, һәм монокристалл кремний мичендә SiO2 пары һәм очучан кислород атомнары белән тигель өслегенең коррозиясен булдырмый. Тигельнең хезмәт итү вакыты sic каплавы булмаган тигель белән чагыштырганда 20% ка арта.
1.2 Агым юнәлеш бирүче трубкада куллану һәм тикшеренүләр барышы
Җитәкләүче цилиндр тигель өстендә урнашкан (1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә). Кристаллны тарту процессында кыр эчендә һәм тышында температура аермасы зур, бигрәк тә аскы өслек эрегән кремний материалына иң якын, температура иң югары, һәм кремний пары белән коррозия иң җитди.
Тикшеренүчеләр юнәлеш бирүче трубканың антиоксидант каплавын һәм әзерләү ысулын гади процесс һәм яхшы оксидлашуга чыдамлылык белән уйлап таптылар. Башта юнәлеш бирүче трубка матрицасында кремний карбиды мыегы катламы үстерелде, аннары тыгыз кремний карбиды тышкы катламы әзерләнде, шуның белән матрица һәм тыгыз кремний карбиды өслек катламы арасында SiCw күчеш катламы барлыкка килде, 3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. Термик киңәю коэффициенты матрица һәм кремний карбиды арасында иде. Ул термик киңәю коэффициенты туры килмәү сәбәпле килеп чыккан термик киеренкелекне нәтиҗәле рәвештә киметә ала.
Анализ күрсәткәнчә, SiCw күләме арткан саен, капламадагы ярыкларның зурлыгы һәм саны кими. 1100 ℃ һавада 10 сәгать оксидлашканнан соң, каплама үрнәгенең авырлык югалту тизлеге нибары 0,87% ~ 8,87% тәшкил итә, һәм кремний карбид капламасының оксидлашуга каршы торучанлыгы һәм термик шокларга чыдамлыгы шактый яхшыра. Бөтен әзерләү процессы химик пар белән каплау юлы белән өзлексез тәмамлана, кремний карбид капламасын әзерләү шактый гадиләштерелә, һәм бөтен насадканың комплекслы эшчәнлеге көчәйтелә.
Тикшеренүчеләр Czohr монокристалл кремнийе өчен графит юнәлеш бирүче трубканың матрицасын ныгыту һәм өслеген каплау ысулын тәкъдим иттеләр. Алынган кремний карбиды суспензиясе графит юнәлеш бирүче трубка өслегенә 30-50 мкм калынлыктагы каплау белән щетка белән каплау яки сиптерү ысулы белән тигез итеп капланды, аннары in-situ реакциясе өчен югары температуралы мичкә куелды, реакция температурасы 1850-2300 ℃, ә җылылык саклау 2-6 сәгать иде. SiC тышкы катламын 24 дюйм (60,96 см) монокристалл үстерү мичендә кулланырга мөмкин, куллану температурасы 1500 ℃, һәм 1500 сәгатьтән соң графит юнәлеш бирүче цилиндр өслегендә ярылу һәм порошок төшү булмавы ачыкланды.
1.3 Изоляция цилиндрында куллану һәм тикшеренүләр барышы
Монокристалл кремний җылылык кыры системасының төп компонентларының берсе буларак, изоляция цилиндры, нигездә, җылылык югалтуны киметү һәм җылылык кыры мохитенең температура градиентын контрольдә тоту өчен кулланыла. Монокристалл мичнең эчке стена изоляция катламының терәк өлеше буларак, кремний пар коррозиясе шлак төшүенә һәм продуктның ярылуына китерә, бу исә продуктның ватылуына китерә.
C/C-sic композит изоляция трубкасының кремний пар коррозиясенә чыдамлыгын тагын да арттыру өчен, тикшеренүчеләр әзерләнгән C/C-sic композит изоляция трубкасын химик пар реакциясе миченә урнаштырдылар һәм химик пар урнаштыру процессы ярдәмендә C/C-sic композит изоляция трубкасы өслегенә тыгыз кремний карбиды каплавын әзерләделәр. Нәтиҗәләр күрсәткәнчә, бу процесс кремний пары белән C/C-sic композиты үзәгендәге углерод җепселләренең коррозиясен нәтиҗәле рәвештә тоткарлый ала, һәм кремний парының коррозиягә чыдамлыгы углерод/углерод композиты белән чагыштырганда 5-10 тапкыр арта, һәм изоляция цилиндрының хезмәт итү вакыты һәм җылылык кыры мохите куркынычсызлыгы күпкә яхшыра.
2. Йомгаклау һәм перспектива
Кремний карбиды каплавыюгары температурада оксидлашуга бик яхшы чыдамлыгы аркасында углерод/углерод термик кыр материалларында барган саен киңрәк кулланыла. Монокристалл кремний җитештерүдә кулланыла торган углерод/углерод термик кыр материалларының зурлыгы арткан саен, термик кыр материаллары өслегендә кремний карбид каплавының бер төрлелеген ничек яхшыртырга һәм углерод/углерод термик кыр материалларының хезмәт итү вакытын яхшыртырга хәл ителергә тиешле кичектергесез проблемага әйләнде.
Икенче яктан, монокристалл кремний сәнәгате үсеше белән, югары чисталыктагы углерод/углерод термик кыр материалларына ихтыяҗ да арта, һәм реакция вакытында эчке углерод җепселләрендә дә SiC наноҗепселләре үстерелә. Экспериментлар ярдәмендә әзерләнгән C/C-ZRC һәм C/C-sic ZrC композитларының масса абляциясе һәм сызыклы абляция тизлекләре -0,32 мг/с һәм 2,57 мкм/с тәшкил итә. C/C-sic-ZrC композитларының масса һәм сызыклы абляция тизлекләре -0,24 мг/с һәм 1,66 мкм/с тәшкил итә. SiC наноҗепселләре белән C/C-ZRC композитлары яхшырак абляция үзлекләренә ия. Соңрак төрле углерод чыганакларының SiC наноҗепселләре үсешенә йогынтысы һәм SiC наноҗепселләренең C/C-ZRC композитларының абляция үзлекләрен көчәйтү механизмы өйрәнеләчәк.
Композит каплау углерод/углерод композит тигеле химик пар үткәрү процессы һәм урынында реакция ярдәмендә әзерләнде. Композит каплау кремний карбид каплавыннан (100~300 мкм), кремний каплавыннан (10~20 мкм) һәм кремний нитрид каплавыннан (50~100 мкм) торды, бу углерод/углерод композит тигеленең эчке өслегендә кремний парының коррозиясен нәтиҗәле рәвештә тоткарлый алды. Җитештерү процессында композит каплау углерод/углерод композит тигеленең югалтуы һәр мич өчен 0,04 мм тәшкил итә, һәм хезмәт итү вакыты 180 мич вакытына җитәргә мөмкин.
Бастырып чыгару вакыты: 2024 елның 22 феврале