Dúshláin Chur i bhFeidhm agus Forbairt Chomhpháirteanna Graifíte TaC Brataithe

I gcomhthéacs fáis sliseog Chairbíde Sileacain (SiC), tá dúshláin shuntasacha os comhair na n-ábhar graifíte traidisiúnta agus na gcomhchodanna carbóin-charbóin a úsáidtear sa réimse teirmeach in ainneoin an t-atmaisféar casta ag 2300°C (Si, SiC₂, Si₂C). Ní hamháin go bhfuil saolré gearr ag na hábhair seo, rud a éilíonn athsholáthar páirteanna éagsúla tar éis aon go deich dtimthriallta foirnéise, ach freisin taithí a fháil ar sublimation agus volatilization ag teochtaí arda. Is féidir é seo a bheith mar thoradh ar chuimsiú carbóin agus lochtanna criostail eile a fhoirmiú. Chun fás ardchaighdeáin agus cobhsaí criostail leathsheoltóra a chinntiú agus costais táirgthe tionsclaíocha á meas, tá sé riachtanach bratuithe ceirmeacha ultra-ard-teocht agus creimeadh-resistant a ullmhú ar chomhpháirteanna graifíte. Leathnaíonn na bratuithe seo saolré na gcodanna graifíte, cuireann siad bac ar imirce eisíontais, agus feabhsaíonn siad íonacht na criostail. Le linn fáis epitaxial SiC, úsáidtear bunanna graifíte SiC-brataithe go hiondúil chun foshraitheanna criostail aonair a thacú agus a théamh. Mar sin féin, tá gá le feabhas a chur ar shaolré na mbonn seo fós, agus tá gá le glanadh tréimhsiúil chun taiscí SiC a bhaint as na comhéadain. I gcomparáid, TantalumBratuithe Carbide (TaC).friotaíocht níos fearr a thairiscint d'atmaisféar creimneach agus teochtaí arda, rud a fhágann gur teicneolaíocht ríthábhachtach iad chun an fás criostail SiC is fearr a bhaint amach.

Le leáphointe 3880°C,TaCtaispeántais neart meicniúil ard, cruas, agus friotaíocht turraing teirmeach. Coinníonn sé táimhe ceimiceach den scoth agus cobhsaíocht theirmeach faoi choinníollacha ardteochta a bhaineann le gal amóinia, hidrigin agus sileacain. Ábhair graifít (ilchodach carbóin-charbóin) atá brataithe leTaCTá an-gheallta orthu mar athsholáthar ar chomhpháirteanna traidisiúnta graifíte ardíonachta, pBN-brataithe, agus SiC-brataithe. Ina theannta sin, sa réimse aeraspáis,TaCtá cumas suntasach aige lena úsáid mar bhratú ard-teocht ocsaídiúcháin-resistant agus ablation-resistant, ag tairiscint ionchais iarratais leathan. Mar sin féin, dlúth, aonfhoirmeach, agus neamh-feannadh a bhaint amachCumhdach TaCTá go leor dúshlán ag baint le dromchlaí graifíte agus ag cur chun cinn a tháirgeadh ar scála tionsclaíoch. Tá sé ríthábhachtach meicníochtaí cosanta an bhrataithe a thuiscint, próisis táirgthe a nuáil, agus dul san iomaíocht le caighdeáin idirnáisiúnta is airde d’fhás agus d’fhorbairt epitaxial leathsheoltóirí tríú glúin.

Mar fhocal scoir, tá forbairt agus cur i bhfeidhm comhpháirteanna graifíte atá brataithe le TaC ríthábhachtach chun teicneolaíocht fáis sliseog SiC a chur chun cinn. Ag tabhairt aghaidh ar na dúshláin iCumhdach TaCbeidh an t-ullmhúchán agus an tionsclaíocht ríthábhachtach chun fás criostail leathsheoltóra ardcháilíochta a chinntiú agus úsáid a leathnúBratuithe TaCin iarratais ardteochta éagsúla.

1. Comhpháirteanna Graifíte Brataithe TaC a chur i bhfeidhm

(1) An breogán, an sealbhóir criostail síl agus an feadán sreafa isteachPVT Fás Criostail Aonair SiC agus AlN

Le linn an mhodha iompair fhisicigh gaile (PVT) le haghaidh ullmhúcháin SiC, cuirtear an criostal síl i gcrios teocht réasúnta íseal agus tá an t-amhábhar SiC i gcrios ardteochta (os cionn 2400 ° C). Díscaoileann an t-amhábhar chun speiceas gásach (SiXCy) a tháirgeadh, a iompraítear ón gcrios ardteochta go dtí an crios íseal-teocht ina bhfuil an criostail síl suite. Éilíonn an próiseas seo, lena n-áirítear núicléasú agus fás chun criostail aonair a fhoirmiú, ábhair réimse teasa cosúil le breogáin, fáinní sreafa, agus sealbhóirí criostail síl atá frithsheasmhach do theocht ard agus nach n-éilíonn amhábhar agus criostail SiC. Tá ceanglais chomhchosúla ann maidir le fás criostail aonair AlN, áit a gcaithfidh eilimintí téimh seasamh in aghaidh Al-ghal agus creimeadh N2 agus teocht ard eutectic a bheith acu chun an timthriall ullmhúcháin criostail a ghiorrú.

Staidéar a thaispeáint nach úsáid a bhaint asÁbhair graifíte atá brataithe le TaCsa réimse teasa le haghaidh torthaí ullmhúcháin SiC agus AlN tá criostail níos glaine le níos lú neamhíonachtaí carbóin, ocsaigine agus nítrigine. Déantar na lochtanna imeall a íoslaghdú, agus laghdaítear an friotachas thar réigiúin éagsúla go suntasach, chomh maith le dlúis an mhicreapore agus an poll etch, ag cur go mór le cáilíocht na criostail. Ina theannta sin, anTaCléiríonn breogán meáchain caillteanas diomaibhseach agus gan aon damáiste, a cheadaíonn athúsáid (le saolré suas le 200 uair an chloig), feabhas a chur ar inbhuanaitheacht agus éifeachtúlacht ullmhú criostail aonair.

(2 ) An téitheoir i MOCVD GaN Sraithe Epitaxial Grow

Is éard atá i gceist le fás MOCVD GaN úsáid a bhaint as teicneolaíocht sil-leagan ceimiceach gaile chun scannáin thanaí a fhás go heipealaíoch. Mar gheall ar bheachtais agus aonfhoirmeacht teocht an tseomra tá an téitheoir ina chomhpháirt ríthábhachtach. Caithfidh sé an tsubstráit a théamh go comhsheasmhach agus go haonfhoirmeach thar thréimhsí fada agus cobhsaíocht a chothabháil ag teochtaí arda faoi gháis chreimneach.

Feabhas a chur ar fheidhmíocht agus ar athchúrsáil an téitheoir córais MOCVD GaN,Graifít atá brataithe le TaCtá téitheoirí tugtha isteach go rathúil. I gcomparáid le téitheoirí traidisiúnta le bratuithe pBN, léiríonn téitheoirí TaC feidhmíocht inchomparáide i struchtúr criostail, aonfhoirmeacht tiús, lochtanna intreacha, dópáil eisíontais, agus leibhéil éillithe. Tá friotachas íseal agus emissivity dromchla anCumhdach TaCfeabhas a chur ar éifeachtúlacht agus aonfhoirmeacht an téitheoir, ag laghdú tomhaltas fuinnimh agus diomailt teasa. Feabhsaíonn porosity inchoigeartaithe an bhrataithe saintréithe radaíochta an téitheoir agus leathnaíonn sé a shaolré, ag déanamhGraifít atá brataithe le TaCrogha níos fearr do théitheoirí do chórais fáis MOCVD GaN.

Fíor 2. (a) Léaráid scéimreach den ghaireas MOCVD le haghaidh fáis epitaxial GaN

(b) Téitheoir graifíte foirmithe TaC atá suiteáilte sa socrú MOCVD, gan an bonn agus na tacaí a áireamh (taispeántar an bonn agus na tacaí le linn téimh ar an inset)

(c)Téitheoir graifíte brataithe TaC tar éis 17 timthriall d'fhás epitaxial GaN

(3)Tráidirí Cumhdaithe Eipiteaacsacha (Iompróirí Wafer)

Is comhpháirteanna struchtúracha ríthábhachtacha iad iompróirí wafer in ullmhú agus fás epitaxial na sliseog leathsheoltóra tríú glúin mar SiC, AlN, agus GaN. Tá formhór na n-iompróirí wafer déanta as graifít agus brataithe le SiC chun creimeadh ó gháis phróisis a sheasamh, ag feidhmiú laistigh de raon teochta 1100 go 1600 ° C. Tá cumas frith-chreimeadh an sciath chosanta ríthábhachtach do shaolré an iompróra.

Léiríonn taighde go bhfuil ráta creimthe TaC i bhfad níos moille ná SiC i dtimpeallachtaí amóinia agus hidrigine ardteochta, ag déanamhTaC brataithetráidirí níos comhoiriúnach le próisis gorm GaN MOCVD agus tabhairt isteach eisíontas a chosc. Feidhmíocht LED tar éis fás ag baint úsáide asIompróirí TaCinchomparáide le hiompróirí SiC traidisiúnta, leis anTaC brataithetráidirí a léiríonn saolré níos fearr.

Fíor 3. Tráidirí wafer a úsáidtear sa trealamh MOCVD (Veeco P75) le haghaidh fás epitaxial GaN. Tá an tráidire ar chlé brataithe le TaC, agus tá an tráidire ar dheis brataithe le SiC

2. Dúshláin i gComhpháirteanna Graifíte Brataithe TaC

Greamaitheacht:An difríocht idir comhéifeacht leathnú teirmeachTaCagus tá neart greamaitheachta sciath íseal mar thoradh ar ábhair charbóin, rud a fhágann go bhfuil sé seans maith go scáineadh, porosity, agus strus teirmeach, rud a d'fhéadfadh a bheith ina chúis le spalladh sciath faoi atmaisféir creimneach agus timthriall teochta arís agus arís eile.

Íonacht: Bratuithe TaCNí mór íonacht ultra-ard a choinneáil chun neamhíonachtaí a thabhairt isteach ag teochtaí arda a sheachaint. Ní mór caighdeáin a bhunú chun saor-charbón agus neamhíonachtaí intreacha laistigh den bhratú a mheas.

Cobhsaíocht:Tá sé ríthábhachtach seasamh in aghaidh teochtaí arda os cionn 2300°C agus atmasféar ceimiceach. Tá lochtanna cosúil le pinholes, scoilteanna, agus teorainneacha gráin criostail aonair i mbaol insíothlú gáis creimneach, rud a fhágann go bhfuil teip sciath ann.

Friotaíocht Ocsaídiú:TaCtosaíonn ocsaídiú ag teochtaí os cionn 500°C, ag foirmiú Ta2O5. Méadaíonn an ráta ocsaídiúcháin le teocht agus tiúchan ocsaigine, ag tosú ó theorainneacha gráin agus gráin bheaga, rud a fhágann go dtiocfaidh díghrádú sciath suntasach agus spallation sa deireadh.

Comhionannas agus Garbhacht: Is féidir le dáileadh sciath neamhréireach a bheith ina chúis le strus áitiúil teirmeach, rud a mhéadaíonn an baol scoilteadh agus spallaithe. Bíonn tionchar ag garbhacht an dromchla ar idirghníomhaíochtaí leis an timpeallacht sheachtrach, le garbhacht níos airde as a dtagann frithchuimilt mhéadaithe agus réimsí teirmeacha míchothroma.

Méid Gráin:Cuireann méid aonfhoirmeach gránach le cobhsaíocht an bhrataithe, ach bíonn gráinní níos lú seans maith d’ocsaídiú agus do chreimeadh, rud a fhágann go mbíonn porosacht méadaithe agus cosaint laghdaithe. Is féidir le gráinní níos mó a bheith ina gcúis le spalladh teirmeach de bharr strus.

3 . Conclúid agus Outlook

Tá éileamh suntasach ar an margadh agus ionchais iarratais leathan ag comhpháirteanna graifít brataithe TaC. Táirgeadh príomhshrutha naBratuithe TaCfaoi ​​láthair ag brath ar chomhpháirteanna CVD TaC, ach níl an t-ardchostas agus an éifeachtúlacht taisce teoranta de threalamh CVD tagtha in ionad na n-ábhar traidisiúnta graifíte brataithe SiC fós. Is féidir le modhanna sintéirithe costais amhábhar a laghdú go héifeachtach agus freastal ar chruthanna graifíte casta, ag freastal ar riachtanais iarratais éagsúla. Tá cuideachtaí cosúil le AFTech, CGT Carbon GmbH, agus Toyo Tanso aibíCumhdach TaCpróisis agus tionchar an-mhór ar an margadh.

Sa tSín, forbairt naComhpháirteanna graifíte atá brataithe le TaCtá sé fós ina chéimeanna trialacha agus luath-tionsclaithe. Chun an tionscal a chur chun cinn, modhanna ullmhúcháin reatha a bharrfheabhsú, próisis nua brataithe TaC ardchaighdeáin a iniúchadh, agus tuiscint a fháilCumhdach TaCtá meicníochtaí cosanta agus modhanna teip riachtanach. Ag leathnúFeidhmchláir sciath TaCÉilíonn nuálaíocht leanúnach ó institiúidí agus ó chuideachtaí taighde. De réir mar a fhásann an margadh leathsheoltóra tríú glúin baile, méadóidh an t-éileamh ar chótaí ardfheidhmíochta, rud a fhágann gurb iad na roghanna eile baile treocht an tionscail sa todhchaí.**