Aplikasi Bagean Grafit Dilapisi TaC ing Tungku Kristal Tunggal

Aplikasi sakaBagéan grafit TAC-CoatedIng tungku kristal tunggal

Bagean / 1

Ing tuwuh kristal sic lan aln nggunakake metode usul isi fisik (pvt), komponen sing penting, pemegang wiji, lan nuntun cincin anyar dadi peran penting. Kaya sing digambarake ing Gambar 2 [1], sajrone proses PVT, wiji kristal kasebut dipanggonke ing wilayah suhu sing luwih murah, dene bahan mentah sic kapapar suhu sing luwih dhuwur (ndhuwur 2400 ℃). Iki ndadékaké bosok saka bahan mentah, ngasilake senyawa enemcasi (utamane kalebu SI, SIC₂, lan sapiturute). Bahan fase uap banjur diangkut saka wilayah suhu sing dhuwur menyang kristal ing wilayah suhu rendah, nyebabake pambentukan nuklei wiji, wutah kristal, lan generasi kristal. Mula, bahan-bahan lapangan termal sing digunakake ing proses iki, kayata pandhuan pandhuan sing ora ana, lan winih kristal, kudu nampilake resistansi suhu sing dhuwur tanpa kontaminasi bahan mentah sic lan kristal siji. Kajaba iku, unsur pemanasan sing digunakake ing pertumbuhan kristal Aln kudu tahan karat Al uap lan n₂, dene uga duwe suhu eutektik sing dhuwur (karo aln) kanggo nyuda wektu nyiapake kristal.

Wis diamati manawa nggunakake bahan medan termal grafit sing dilapisi TaC kanggo nyiapake SiC [2-5] lan AlN [2-3] ngasilake produk sing luwih resik kanthi karbon minimal (oksigen, nitrogen), lan impurities liyane. Bahan kasebut nuduhake cacat pinggiran sing luwih sithik lan resistivitas sing luwih murah ing saben wilayah. Kajaba iku, Kapadhetan micropores lan pit etsa (sawise KOH etching) suda Ngartekno, anjog kanggo dandan substansial ing kualitas kristal. Salajengipun, crucible TaC nduduhake bobot mundhut meh nul, njaga tampilan sing ora ngrusak, lan bisa didaur ulang (kanthi umur nganti 200 jam), saéngga ningkatake kelestarian lan efisiensi proses persiapan kristal tunggal.

FIG. 2. (A) diagram skematis saka piranti tunggal kristal ing piranti PVT

(b) Bracket Wiji Winah Paling Ndhuwur (kalebu wiji SIC)

(c) ring guide grafit TAC-dilapisi

Pemanas Wutah Wutah Epitoxial Mocvd Gan

BAGIAN/2

Ing lapangan MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) wutah GaN, technique wigati kanggo uap epitaxial wutah saka film tipis liwat reaksi dekomposisi organometallic, mesin ingkang ndamel benter muter peran penting kanggo entuk kontrol suhu tepat lan uniformity ing kamar reaksi. Minangka gambaran ing Figure 3 (a), mesin ingkang ndamel benter dianggep komponèn inti saka peralatan MOCVD. Kemampuan kanggo cepet lan seragam panas substrat liwat wektu lengkap (kalebu siklus cooling bola-bali), tahan suhu dhuwur (nolak karat gas), lan njaga kemurnian film langsung mengaruhi kualitas deposisi film, konsistensi kekandelan, lan kinerja chip.

Kanggo nambah efisiensi kinerja lan daur ulang saka pemanas ing sistem pertumbuhan MOCVD gan, introduksi pemanas grafit sing ditutupi TAC-Coated wis sukses. Kontras karo pemanas konvensional sing nggunakake PBN (Pyrolytic Boron Nitride) Counters, Gan Epitoxial nggunakake macem-macem efek kristal, kesetaraan kekandelan, tatanan kecanduan intrinsik, lan tingkat kontaminasi. Kajaba iku, lapisan tac nduduhake resist resist resisttivitas lan irisan permukaan sing kurang, nyebabake efisiensi pemanas sing apik lan keseragaman, saéngga nyuda panggunaan tenaga lan kerugian. Kanthi ngontrol paramèter proses, keruwetan lapisan bisa diatur kanggo nambah ciri radiasi pemanas lan ngluwihi umur. Kaluwihan kasebut nggawe pemanas grafit sing ditutupi TAC-Coated minangka pilihan sing apik kanggo sistem pertumbuhan Mocvd Gan.

Gbr. 3. (a) Diagram skematis piranti MOCVD kanggo wutah epitaxial GaN

(b) Dibungkus pemanasan sing diluncurake ing TAC-MOCVD, ora kalebu basa lan kurungan (Ilustration nuduhake basa lan kurungan ing pemanasan)

(c) Pemanas grafit sing dilapisi TAC sawise wutah epitaxial 17 GaN. 

Susceptor Dilapisi kanggo Epitaxy (Wafer Carrier)

BAGIAN/3

Carrier wafer, komponen struktural penting sing digunakake kanggo nyiapake wafers semikonduktor kelas siji kayata SIC, aln, lan Gan, nduweni peran penting ing proses wutang Epititaxial. Biasane digawe saka grafit, operator wafer dilapisi SIC kanggo nolak karat saka gas gas ing suhu suhu empitoxial 1100 nganti 1600 ° C. Rintangan korosi saka lapisan pelindung kanthi mengaruhi lifespan saka operator wafer. Asek eksperimen wis nuduhake manawa Tac nampilake tingkat karat kira-kira 6 kaping luwih alon tinimbang SIC nalika kapapar amonia suhu dhuwur. Ing lingkungan hidrogen ing suhu dhuwur, tingkat korosi TAC sanajan luwih saka 10 kaping luwih alon tinimbang SIC.

Bukti eksperimen nuduhake yen tray sing dilapisi karo TaC nuduhake kompatibilitas sing apik ing proses GaN MOCVD cahya biru tanpa ngenalake impurities. Kanthi pangaturan proses sing winates, LED sing ditanam nggunakake operator TaC nuduhake kinerja lan keseragaman sing padha karo sing ditanam nggunakake operator SiC konvensional. Akibate, umur layanan operator wafer sing dilapisi TaC ngluwihi operator grafit sing ora dilapisi lan SiC.

Gambar. Wafer tray sawise digunakake ing GaN epitaxial thukul piranti MOCVD (Veeco P75). Ing sisih kiwa dilapisi TaC lan ing sisih tengen ditutupi SiC.

Cara PersiapanTaC dilapisi bagean grafit

Bagean / 1

Metode CVD (Chemical Vapor Deposition):

Ing 900-2300 ℃, nggunakake TaCl5 lan CnHm minangka tantalum lan sumber karbon, H₂ minangka reduktor atmosfer, Ar₂as carrier gas, reaksi deposition film. Lapisan sing disiapake yaiku kompak, seragam lan kemurnian dhuwur. Nanging, ana sawetara masalah kayata proses rumit, biaya sing larang, kontrol aliran udara sing angel lan efisiensi deposisi sing sithik.

BAGIAN/2

Cara Sintering Slurry:

Slurry sing ngemot sumber karbon, sumber tantalum, dispersant lan binder dilapisi ing grafit lan disinter ing suhu dhuwur sawise pangatusan. Lapisan sing disiapake tuwuh tanpa orientasi biasa, nduweni biaya sing murah lan cocok kanggo produksi skala gedhe. Iku tetep kanggo njelajah kanggo entuk lapisan seragam lan lengkap ing grafit gedhe, ngilangi cacat support lan nambah pasukan iketan lapisan.

BAGIAN/3

Cara nyemprot plasma:

Wêdakakêna TaC dilebur nganggo busur plasma ing suhu dhuwur, diwutahake dadi tetesan suhu dhuwur kanthi jet kacepetan dhuwur, lan disemprotake ing permukaan materi grafit. Iku gampang kanggo mbentuk lapisan oksida ing non-vakum, lan konsumsi energi gedhe.

Bagéan grafit sing dilapisi kudu ditanggulangi

Bagean / 1

Daya pengikat:

Koefisien ekspansi termal lan sifat fisik liyane antarane TaC lan bahan karbon beda-beda, kekuatan ikatan lapisan kurang, angel kanggo nyegah retakan, pori-pori lan stres termal, lan lapisan kasebut gampang dicopot ing atmosfer nyata sing ngemot rot lan proses rising lan cooling bola-bali.

BAGIAN/2

Kemurnian:

Lapisan TaC kudu kemurnian sing dhuwur banget kanggo ngindhari impurities lan polusi ing kahanan suhu sing dhuwur, lan standar isi efektif lan standar karakterisasi karbon gratis lan impurities intrinsik ing permukaan lan njero lapisan lengkap kudu disepakati.

BAGIAN/3

Stabilitas:

Rintangan suhu dhuwur lan resistensi suatan kimia ing ndhuwur 2300 ℃ minangka pratondho sing paling penting kanggo nyoba stabilitas lapisan. Pinholes, retak, sudhut sing ilang, lan wates siji orientasi grain gampang nyebabake gas-gas corrosive kanggo nembus lan nembus menyang grafit, nyebabake gagal perlindungan lapisan.

Part / 4

Resistensi oksidasi:

Tac wiwit dioksidasi menyang TA2O5 yen wis ndhuwur 500 ℃, lan tingkat oksidasi mundhak kanthi nambah suhu lan konsentrasi oksigen. Oksidasi permukaan diwiwiti saka wates gandum lan pari-parian cilik, lan nyebarake kristal kolumnar lan kristal sing bejat, nyebabake pirang-pirang kesenjangan lan bolongan, lan infiltrasi oksigen sing gedhe banget nganti dilapisi. Lapisan oxide sing diasilake duwe konduktivitas termal sing kurang lan macem-macem warna katon.

Bagean / 5

Kesatuan lan kasar:

Distribusi sing ora rata saka permukaan lapisan bisa nyebabake konsentrasi stres termal lokal, nambah risiko retak lan spalling. Kajaba iku, roughness lumahing langsung mengaruhi interaksi antarane lapisan lan lingkungan njaba, lan roughness dhuwur banget gampang ndadékaké kanggo tambah gesekan karo wafer lan lapangan termal ora rata.

Bagean / 6

Ukuran gandum:

Ukuran gandum seragam mbantu stabilitas lapisan. Yen ukuran gandum cilik, ikatan kasebut ora ketat, lan gampang dioksidasi lan diowahi, nyebabake pirang-pirang retak lan bolongan ing pinggir gandum, sing nyuda kinerja protèktif saka lapisan. Yen ukuran gandum gedhe banget, mula ana kasar, lan lapisan gampang kanggo fluke stres termal.

Kesimpulan lan prospek

Umumé,TaC dilapisi bagean grafiting pasar wis dikarepake ageng lan sawetara saka sudhut prospek aplikasi, saikiTaC dilapisi bagean grafitmainstream manufaktur gumantung ing komponen CVD TaC. Nanging, amarga biaya peralatan produksi CVD TaC sing dhuwur lan efisiensi deposisi sing winates, bahan grafit sing dilapisi SiC tradisional durung diganti. Cara sintering kanthi efektif bisa nyuda biaya bahan mentah, lan bisa adaptasi karo bentuk kompleks bagean grafit, supaya bisa nyukupi kabutuhan skenario aplikasi sing luwih beda.