Feidhm Páirteanna Graifíte TaC-Brataithe i bhFoirnéisí Criostail Aonair

FeidhmPáirteanna Graifíte TaC-Brataithei bhFoirnéisí Criostail Aonair

CUID 1

I bhfás criostail aonair SiC agus AlN ag baint úsáide as an modh iompair gaile fisiceach (PVT), tá ról ríthábhachtach ag comhpháirteanna ríthábhachtacha mar an breogán, sealbhóir síolta, agus fáinne treorach. Mar a léirítear i bhFíor 2 [1], le linn an phróisis PVT, tá an criostail síl suite sa réigiún teocht níos ísle, agus tá an t-amhábhar SiC faoi lé teochtaí níos airde (os cionn 2400 ℃). Mar thoradh air seo déantar an t-amhábhar a dhianscaoileadh, ag táirgeadh comhdhúile SiXCy (go príomha lena n-áirítear Si, SiC₂, Si₂C, etc.). Ansin iompraítear an t-ábhar céim gaile ón réigiún ardteochta go dtí an criostal síl sa réigiún íseal-teocht, rud a fhágann go gcruthófar núicléis síl, fás criostail, agus giniúint criostail aonair. Dá bhrí sin, ní mór na hábhair réimse teirmeach a úsáidtear sa phróiseas seo, mar shampla an breogán, an fáinne treorach sreafa, agus an sealbhóir criostal síl, friotaíocht ardteochta a thaispeáint gan na hamhábhair SiC agus criostail aonair a éilliú. Ar an gcaoi chéanna, ní mór do na heilimintí teasa a úsáidtear i bhfás criostail AlN seasamh le gal Al agus N₂ creimeadh, agus ag an am céanna teocht ard eutectic (le AlN) a bheith acu chun an t-am ullmhúcháin criostail a laghdú.

Tá sé tugtha faoi deara go n-úsáidtear ábhair réimse teirmeach graifíte atá brataithe le TaC chun SiC [2-5] agus AlN [2-3] a ullmhú go mbíonn táirgí níos glaine le híosmhéid carbóin (ocsaigin, nítrigin), agus neamhíonachtaí eile. Léiríonn na hábhair seo níos lú lochtanna imeall agus friotachas níos ísle i ngach réigiún. Ina theannta sin, laghdaítear go mór dlús na micropores agus na claiseanna eitseála (tar éis eitseáil KOH), rud a fhágann go dtiocfaidh feabhas suntasach ar cháilíocht na criostail. Ina theannta sin, léiríonn an breogán TaC nach mór náid meáchain caillteanas, coinníonn sé cuma neamh-millteach, agus is féidir é a athchúrsáil (le saolré suas le 200 uair an chloig), rud a chuireann le hinbhuanaitheacht agus éifeachtúlacht na bpróiseas ullmhúcháin criostail aonair.

FIG. 2. (a) Léaráid scéimreach d'fheiste fáis tinne chriostail singil SiC trí mhodh PVT

(b) Lúibín síl brataithe barr TAC (lena n-áirítear síol SiC)

(c) Fáinne treorach graifíte atá brataithe le TAC

MOCVD GaN Téitheoir Fáis Chiseal Eipiteaiseach

CUID/2

I réimse MOCVD (Taisceadh Gaile Ceimiceach Miotal-Orgánach) fás GaN, teicníocht ríthábhachtach d'fhás gaile epitaxial scannáin tanaí trí imoibrithe dianscaoilte orgánometallic, tá ról ríthábhachtach ag an téitheoir maidir le rialú teochta beacht agus aonfhoirmeacht laistigh den seomra imoibrithe a bhaint amach. Mar a léirítear i bhFíor 3 (a), meastar gurb é an téitheoir an croí-chomhpháirt de threalamh MOCVD. Bíonn tionchar díreach ag a chumas an tsubstráit a théamh go tapa agus go haonfhoirmeach thar thréimhsí fada (lena n-áirítear timthriallta fuaraithe arís agus arís eile), teocht ard a sheasamh (resistant a chreimeadh gáis), agus íonacht scannáin a choinneáil ar cháilíocht taisceadh scannáin, comhsheasmhacht tiús, agus feidhmíocht sliseanna.

Le feabhas a chur ar fheidhmíocht agus ar éifeachtúlacht athchúrsála téitheoirí i gcórais fáis MOCVD GaN, d'éirigh le tabhairt isteach téitheoirí graifíte atá brataithe le TaC. I gcodarsnacht le gnáth-théitheoirí a úsáideann bratuithe pBN (nítríde bórón pirealaíoch), taispeánann sraitheanna epitaxial GaN a fhástar ag baint úsáide as téitheoirí TaC struchtúir criostail beagnach mar an gcéanna, aonfhoirmeacht tiús, foirmiú lochtanna intreacha, dópáil eisíontais, agus leibhéil éillithe. Thairis sin, léiríonn an sciath TaC friotachas íseal agus emissivity dromchla íseal, rud a fhágann go bhfuil éifeachtúlacht agus aonfhoirmeacht feabhsaithe téitheoir ann, rud a laghdóidh tomhaltas cumhachta agus caillteanas teasa. Trí pharaiméadair an phróisis a rialú, is féidir porosity an sciath a choigeartú chun tréithe radaíochta an téitheoir a fheabhsú tuilleadh agus a shaolré a leathnú [5]. Bunaítear leis na buntáistí seo téitheoirí graifíte atá brataithe le TaC mar rogha iontach do chórais fáis MOCVD GaN.

FIG. 3. (a) Léaráid scéimreach den fheiste MOCVD le haghaidh fáis epitaxial GaN

(b) Téitheoir grafite múnlaithe TAC-brataithe suiteáilte i socrú MOCVD, gan an bonn agus an lúibín a áireamh (léiriú a thaispeánann an bonn agus an lúibín sa téamh)

(c) Téitheoir graifíte atá brataithe le TAC tar éis 17 bhfás epitaxial GaN. 

Susceptor Brataithe le haghaidh Epitaxy (Iompróir Wafer)

CUID/3

Tá ról ríthábhachtach ag an iompróir wafer, comhpháirt struchtúrach ríthábhachtach a úsáidtear in ullmhú sliseog leathsheoltóra tríú aicme mar SiC, AlN, agus GaN, i bpróisis fáis wafer epitaxial. De ghnáth déanta as graifít, tá an t-iompróir wafer brataithe le SiC chun creimeadh ó gháis phróisis a sheasamh laistigh de raon teochta epitaxial 1100 go 1600 °C. Bíonn tionchar suntasach ag friotaíocht creimeadh an sciath chosanta ar shaolré an iompróra wafer. Léiríonn torthaí turgnamhacha go léiríonn TaC ráta creimthe thart ar 6 huaire níos moille ná SiC nuair a bhíonn sé faoi lé amóinia ardteochta. I dtimpeallachtaí hidrigine ardteochta, tá an ráta creimeadh TaC fiú níos mó ná 10 n-uaire níos moille ná SiC.

Tá sé léirithe ag fianaise turgnamhach go léiríonn tráidirí atá brataithe le TaC comhoiriúnacht den scoth i bpróiseas solas gorm GaN MOCVD gan neamhíonachtaí a thabhairt isteach. Le coigeartuithe próiseas teoranta, léiríonn soilse LED a fhástar ag baint úsáide as iompróirí TaC feidhmíocht agus aonfhoirmeacht inchomparáide leo siúd a fhástar ag baint úsáide as gnáthiompróirí SiC. Mar thoradh air sin, sáraíonn saol seirbhíse na n-iompróirí wafer atá brataithe le TaC ná iompróirí graifíte neamhbhrataithe agus SiC-brataithe.

Fíor. Tráidire wafer tar éis é a úsáid i ngléas MOCVD fás epitaxial GaN (Veeco P75). Tá an ceann ar chlé brataithe le TaC agus tá an ceann ar dheis brataithe le SiC.

Modh ullmhúcháin coitiantaPáirteanna graifíte brataithe TaC

CUID 1

Modh CVD (Sioscadh Gaile Ceimiceach):

Ag 900-2300 ℃, ag baint úsáide as TaCl5 agus CnHm mar fhoinsí tantalam agus carbóin, H₂ mar atmaisféar laghdaitheora, Ar₂ mar ghás iompróra, scannán imoibrithe sil-leagain. Tá an sciath ullmhaithe dlúth, aonfhoirmeach agus ard-íonachta. Mar sin féin, tá roinnt fadhbanna cosúil le próiseas casta, costas costasach, rialú sreabhadh aeir deacair agus éifeachtacht íseal taisce.

CUID/2

Modh shintéirithe sciodair:

Tá an sciodar ina bhfuil foinse carbóin, foinse tantalam, scaiptheoir agus ceanglóra brataithe ar an graifít agus sintered ag teocht ard tar éis a thriomú. Fásann an sciath ullmhaithe gan treoshuíomh rialta, tá costas íseal aige agus tá sé oiriúnach le haghaidh táirgeadh ar scála mór. Tá sé fós le hiniúchadh chun sciath aonfhoirmeach agus iomlán a bhaint amach ar ghraifít mhór, deireadh a chur le lochtanna tacaíochta agus feabhas a chur ar fhórsa nasctha brataithe.

CUID/3

Modh spraeála plasma:

Déantar púdar TaC a leá trí stua plasma ag teocht ard, a atomized isteach i braoiníní teocht ard ag scaird ardluais, agus a spraeáil ar dhromchla ábhar graifít. Tá sé éasca ciseal ocsaíd a fhoirmiú faoi neamhfholús, agus tá an tomhaltas fuinnimh mór.

Is gá páirteanna graifíte atá brataithe le TaC a réiteach

CUID 1

Fórsa ceangailteach:

Tá an comhéifeacht leathnú teirmeach agus airíonna fisiceacha eile idir TaC agus ábhair charbóin difriúil, tá an neart nasctha sciath íseal, tá sé deacair scoilteanna, pores agus strus teirmeach a sheachaint, agus is furasta an sciath a craiceann san atmaisféar iarbhír ina bhfuil lobhadh agus próiseas ardú agus fuaraithe arís agus arís eile.

CUID/2

Íonacht:

Ní mór íonacht ultra-ard a bheith ag sciath TaC chun neamhíonachtaí agus truailliú a sheachaint faoi choinníollacha teocht ard, agus is gá na caighdeáin éifeachtacha ábhar agus caighdeáin tréithrithe de charbóin saor in aisce agus neamhíonachtaí intreacha ar dhromchla agus taobh istigh den sciath iomlán a chomhaontú.

CUID/3

Cobhsaíocht:

Is iad friotaíocht teocht ard agus friotaíocht atmaisféar ceimiceach os cionn 2300 ℃ na táscairí is tábhachtaí chun cobhsaíocht an sciath a thástáil. Tá poill phionta, scoilteanna, coirnéil ar iarraidh, agus teorainneacha gráin treoshuímh aonair éasca a chur faoi deara gáis chreimneach a penetrate agus dul isteach sa graifít, a eascraíonn i teip cosanta sciath.

CUID/4

Friotaíocht ocsaídiúcháin:

Tosaíonn TaC a ocsaídiú go Ta2O5 nuair a bhíonn sé os cionn 500 ℃, agus ardaíonn an ráta ocsaídiúcháin go mór le méadú ar theocht agus tiúchan ocsaigine. Tosaíonn an ocsaídiú dromchla ó na teorainneacha gráin agus gráin bheaga, agus de réir a chéile foirmíonn sé criostail columnar agus criostail briste, rud a fhágann go bhfuil líon mór bearnaí agus poill ann, agus déantar insíothlú ocsaigine a dhianú go dtí go ndéantar an sciath a bhaint. Tá seoltacht teirmeach bocht agus éagsúlacht dathanna ag an gciseal ocsaíd mar thoradh air sin.

CUID/5

Comhionannas agus garbh:

D'fhéadfadh tiúchan strus teirmeach áitiúil a bheith mar thoradh ar dháileadh míchothrom an dromchla sciath, rud a mhéadaíonn an baol scáineadh agus spalling. Ina theannta sin, bíonn tionchar díreach ag garbh an dromchla ar an idirghníomhú idir an sciath agus an timpeallacht sheachtrach, agus go n-eascraíonn garbh ró-ard go héasca go dtiocfaidh méadú ar fhrithchuimilt leis an wafer agus réimse teirmeach míchothrom.

CUID/6

Méid gráin:

Cuidíonn an méid gráin aonfhoirmeach le cobhsaíocht an sciath. Má tá an méid gráin beag, níl an banna daingean, agus tá sé éasca a ocsaídiú agus a chreimeadh, rud a fhágann go bhfuil líon mór scoilteanna agus poill san imeall gráin, rud a laghdaíonn feidhmíocht chosanta an sciath. Má tá an méid gráin ró-mhór, tá sé sách garbh, agus tá an sciath éasca le flake amach faoi strus teirmeach.

Conclúid agus ionchas

Go ginearálta,Páirteanna graifíte brataithe TaCsa mhargadh tá éileamh mór agus raon leathan de ionchais iarratais, an reathaPáirteanna graifíte brataithe TaCIs é príomhshrutha déantúsaíochta a bheith ag brath ar chomhpháirteanna CVD TaC. Mar sin féin, mar gheall ar ardchostas trealaimh táirgthe CVD TaC agus éifeachtúlacht taisce teoranta, níor cuireadh ábhair graifíte brataithe SiC traidisiúnta go hiomlán in ionad. Is féidir leis an modh shintéirithe costas na n-amhábhar a laghdú go héifeachtach, agus féadann sé oiriúnú do chruthanna casta páirteanna graifíte, chun freastal ar riachtanais cásanna iarratais níos éagsúla.