ჩვეულებრივი TaC დაფარული გრაფიტის ნაწილების მომზადების მეთოდი

ნაწილი/1
CVD (ქიმიური ორთქლის დეპონირება) მეთოდი:
900-2300℃ ტემპერატურაზე, TaCl-ის გამოყენებით₅და CnHm როგორც ტანტალისა და ნახშირბადის წყაროები, H2 როგორც აღმდგენი ატმოსფერო, Ar2 როგორც გადამზიდავი აირი, რეაქციის დეპონირების ფილმი. მომზადებული საფარი არის კომპაქტური, ერთგვაროვანი და მაღალი სისუფთავე. თუმცა, არსებობს გარკვეული პრობლემები, როგორიცაა რთული პროცესი, ძვირი ღირებულება, რთული ჰაერის ნაკადის კონტროლი და დაბალი დეპონირების ეფექტურობა.
ნაწილი/2
ნალექის აგლომერაციის მეთოდი:
ნახშირბადის წყაროს, ტანტალის წყაროს, დისპერსანტისა და შემკვრელის შემცველი ნალექი დაფარულია გრაფიტზე და გაშრობის შემდეგ მაღალ ტემპერატურაზე ადუღდება. მომზადებული საფარი იზრდება რეგულარული ორიენტაციის გარეშე, აქვს დაბალი ღირებულება და შესაფერისია ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის. ჯერ კიდევ შესასწავლია დიდ გრაფიტზე ერთიანი და სრული საფარის მისაღწევად, დამხმარე დეფექტების აღმოფხვრა და საფარის შემაერთებელი ძალის გაძლიერება.
ნაწილი/3
პლაზმური შესხურების მეთოდი:
TaC ფხვნილი დნება პლაზმური რკალით მაღალ ტემპერატურაზე, ატომიზდება მაღალი ტემპერატურის წვეთებად მაღალსიჩქარიანი ჭავლით და ასხურება გრაფიტის მასალის ზედაპირზე. ოქსიდის ფენის ფორმირება მარტივია არავაკუუმში და ენერგიის მოხმარება დიდია.

 

ფიგურა . ვაფლის უჯრა GaN ეპიტაქსიური ზრდის MOCVD მოწყობილობაში გამოყენების შემდეგ (Veeco P75). მარცხნივ დაფარულია TaC-ით, ხოლო მარჯვენა დაფარულია SiC-ით.

TaC დაფარულიგრაფიტის ნაწილები უნდა გადაიჭრას

ნაწილი/1
დამაკავშირებელი ძალა:
თერმული გაფართოების კოეფიციენტი და სხვა ფიზიკური თვისებები TaC-სა და ნახშირბადის მასალებს შორის განსხვავებულია, საფარის შემაერთებელი ძალა დაბალია, ძნელია თავიდან აიცილოთ ბზარები, ფორები და თერმული სტრესები, ხოლო საფარი ადვილად იშლება რეალურ ატმოსფეროში, რომელიც შეიცავს ლპობას და განმეორებითი აწევა და გაგრილების პროცესი.
ნაწილი/2
სიწმინდე:
TaC საფარიუნდა იყოს ულტრა მაღალი სისუფთავე, რათა თავიდან იქნას აცილებული მინარევები და დაბინძურება მაღალი ტემპერატურის პირობებში, და შეთანხმებული უნდა იყოს თავისუფალი ნახშირბადის და შინაგანი მინარევების ეფექტური შემცველობის სტანდარტები და დახასიათების სტანდარტები სრული საფარის ზედაპირზე და შიგნით.
ნაწილი/3
სტაბილურობა:
მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა და ქიმიური ატმოსფეროს წინააღმდეგობა 2300℃-ზე ზემოთ არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ინდიკატორი საფარის სტაბილურობის შესამოწმებლად. ხვრელები, ბზარები, დაკარგული კუთხეები და ერთი ორიენტაციის მარცვლის საზღვრები ადვილად იწვევს კოროზიული აირების შეღწევას და შეღწევას გრაფიტში, რაც იწვევს საფარის დაცვის უკმარისობას.
ნაწილი/4
ჟანგვის წინააღმდეგობა:
TaC იწყებს დაჟანგვას Ta2O5-მდე, როდესაც ის 500℃-ზე მეტია, და დაჟანგვის სიჩქარე მკვეთრად იზრდება ტემპერატურისა და ჟანგბადის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად. ზედაპირის დაჟანგვა იწყება მარცვლის საზღვრებიდან და მცირე მარცვლებიდან და თანდათან აყალიბებს სვეტისებრ კრისტალებს და გატეხილ კრისტალებს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება დიდი რაოდენობის ხარვეზები და ხვრელები, ხოლო ჟანგბადის შეღწევა ძლიერდება, სანამ საფარი არ მოიხსნება. მიღებულ ოქსიდის ფენას აქვს ცუდი თბოგამტარობა და გარეგნულად მრავალფეროვანი ფერები.
ნაწილი/5
ერთგვაროვნება და უხეშობა:
საფარის ზედაპირის არათანაბარი განაწილებამ შეიძლება გამოიწვიოს ადგილობრივი თერმული სტრესის კონცენტრაცია, რაც ზრდის დაბზარვისა და გაფუჭების რისკს. გარდა ამისა, ზედაპირის უხეშობა პირდაპირ გავლენას ახდენს საფარსა და გარე გარემოს შორის ურთიერთქმედებაზე და ძალიან მაღალი უხეშობა ადვილად იწვევს ვაფლთან ხახუნის გაზრდას და არათანაბარ თერმულ ველს.
ნაწილი/6
მარცვლეულის ზომა:
მარცვლის ერთგვაროვანი ზომა ხელს უწყობს საფარის სტაბილურობას. თუ მარცვლების ზომა მცირეა, კავშირი არ არის მჭიდრო და ადვილად იჟანგება და კოროზირდება, რის შედეგადაც დიდი რაოდენობით ბზარები და ხვრელები წარმოიქმნება მარცვლის კიდეზე, რაც ამცირებს საფარის დამცავ მოქმედებას. თუ მარცვლის ზომა ძალიან დიდია, ის შედარებით უხეშია და საფარი ადვილად იშლება თერმული სტრესის დროს.