طريقة تحضير أجزاء الجرافيت المطلية بـ TaC الشائعة

الجزء/1
طريقة CVD (ترسيب البخار الكيميائي):
عند 900-2300 درجة مئوية، باستخدام TaCl₅وCnHm كمصادر للتنتالوم والكربون، وH₂ كجو مختزل، وغاز حامل Ar₂as، وفيلم ترسيب التفاعل. الطلاء المحضر مدمج وموحد وعالي النقاء. ومع ذلك، هناك بعض المشاكل مثل العملية المعقدة، التكلفة الباهظة، التحكم الصعب في تدفق الهواء وانخفاض كفاءة الترسيب.
الجزء/2
طريقة تلبيد الطين:
يتم طلاء الملاط المحتوي على مصدر الكربون، ومصدر التنتالوم، والمشتت، والموثق على الجرافيت ويتم تلبيده عند درجة حرارة عالية بعد التجفيف. ينمو الطلاء المُجهز دون توجيه منتظم، وله تكلفة منخفضة ومناسب للإنتاج على نطاق واسع. ويبقى أن يتم استكشافه لتحقيق طلاء موحد وكامل على الجرافيت الكبير، والقضاء على عيوب الدعم وتعزيز قوة ربط الطلاء.
الجزء/3
طريقة رش البلازما:
يتم إذابة مسحوق TaC بواسطة قوس البلازما عند درجة حرارة عالية، ويتم تفتيته إلى قطرات ذات درجة حرارة عالية بواسطة طائرة نفاثة عالية السرعة، ويتم رشه على سطح مادة الجرافيت. من السهل تشكيل طبقة أكسيد تحت فراغ، واستهلاك الطاقة كبير.

 

شكل . صينية الويفر بعد الاستخدام في جهاز MOCVD المزروع الفوقي GaN (Veeco P75). الجزء الموجود على اليسار مطلي بـ TaC والجزء الموجود على اليمين مطلي بـ SiC.

المغلفة تاكأجزاء الجرافيت تحتاج إلى حل

الجزء/1
قوة الربط:
يختلف معامل التمدد الحراري والخصائص الفيزيائية الأخرى بين TaC ومواد الكربون، وقوة ربط الطلاء منخفضة، ومن الصعب تجنب الشقوق والمسام والإجهاد الحراري، ومن السهل تقشير الطلاء في الجو الفعلي الذي يحتوي على تعفن و عملية الصعود والتبريد المتكررة.
الجزء/2
نقاء:
طلاء تاكيجب أن تكون درجة نقاء عالية للغاية لتجنب الشوائب والتلوث في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة، ويجب الاتفاق على معايير المحتوى الفعال ومعايير التوصيف للكربون الحر والشوائب الجوهرية على السطح وداخل الطلاء الكامل.
الجزء/3
استقرار:
تعد مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة الأجواء الكيميائية فوق 2300 درجة مئوية من أهم المؤشرات لاختبار ثبات الطلاء. من السهل أن تتسبب الثقوب الصغيرة والشقوق والزوايا المفقودة وحدود الحبوب ذات الاتجاه الواحد في اختراق الغازات المسببة للتآكل واختراق الجرافيت، مما يؤدي إلى فشل حماية الطلاء.
الجزء/4
مقاومة الأكسدة:
يبدأ TaC في التأكسد إلى Ta2O5 عندما تكون درجة حرارته أعلى من 500 درجة مئوية، ويزيد معدل الأكسدة بشكل حاد مع زيادة درجة الحرارة وتركيز الأكسجين. تبدأ الأكسدة السطحية من حدود الحبوب والحبيبات الصغيرة، وتتشكل تدريجياً بلورات عمودية وبلورات متكسرة، مما ينتج عنه عدد كبير من الفجوات والثقوب، ويشتد تسلل الأكسجين حتى يتم تجريد الطلاء. تتميز طبقة الأكسيد الناتجة بموصلية حرارية ضعيفة ومجموعة متنوعة من الألوان في المظهر.
الجزء/5
التوحيد والخشونة:
يمكن أن يؤدي التوزيع غير المتساوي لسطح الطلاء إلى تركيز الإجهاد الحراري المحلي، مما يزيد من خطر التشقق والتشظي. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر خشونة السطح بشكل مباشر على التفاعل بين الطلاء والبيئة الخارجية، كما تؤدي الخشونة العالية جدًا بسهولة إلى زيادة الاحتكاك مع الرقاقة والمجال الحراري غير المستوي.
الجزء/6
حجم الحبوب:
يساعد حجم الحبوب الموحد على ثبات الطلاء. إذا كان حجم الحبوب صغيرًا، فإن الرابطة ليست ضيقة، ومن السهل أن تتأكسد وتتآكل، مما يؤدي إلى عدد كبير من الشقوق والثقوب في حافة الحبوب، مما يقلل من الأداء الوقائي للطلاء. إذا كان حجم الحبوب كبيرًا جدًا، فهو خشن نسبيًا، ومن السهل أن يتقشر الطلاء تحت الضغط الحراري.