שיטת הכנה של חלקי גרפיט נפוצים בציפוי TaC

חלק/1
שיטת CVD (השקעת אדים כימית):
ב-900-2300℃, באמצעות TaCl₅ו-CnHm כמקורות טנטלום ופחמן, H₂ כאטמוספרה מפחיתה, גז נשא Ar₂as, סרט תצהיר תגובה. הציפוי המוכן קומפקטי, אחיד וטוהר גבוה. עם זאת, ישנן כמה בעיות כגון תהליך מסובך, עלות יקרה, בקרת זרימת אוויר קשה ויעילות בתצהיר נמוכה.
חלק/2
שיטת סינטר תפוחים:
התמיסה המכילה מקור פחמן, מקור טנטלום, חומר מפזר וחומר מקשר מצופה על הגרפיט ומסינטרת בטמפרטורה גבוהה לאחר הייבוש. הציפוי המוכן גדל ללא כיוון קבוע, בעל עלות נמוכה ומתאים לייצור בקנה מידה גדול. נותר לחקור כדי להשיג ציפוי אחיד ומלא על גרפיט גדול, לבטל פגמי תמיכה ולשפר את כוח ההדבקה של הציפוי.
חלק/3
שיטת ריסוס פלזמה:
אבקת TaC מומסת על ידי קשת פלזמה בטמפרטורה גבוהה, מפורקת לטיפות בטמפרטורה גבוהה על ידי סילון במהירות גבוהה, ומרוססת על פני השטח של חומר גרפיט. קל ליצור שכבת תחמוצת ללא ואקום, וצריכת האנרגיה גדולה.

 

איור . מגש פרוסות לאחר שימוש במכשיר MOCVD שגדל אפיטקסיאלי של GaN (Veeco P75). זה משמאל מצופה ב-Tac והשני מימין מצופה ב-SiC.

מצופה TaCחלקי גרפיט צריכים להיפתר

חלק/1
כוח מחייב:
מקדם ההתפשטות התרמית ותכונות פיזיקליות אחרות בין TaC לחומרי פחמן שונים, חוזק החיבור של הציפוי נמוך, קשה להימנע מסדקים, נקבוביות ומתח תרמי, והציפוי קל להתקלף באטמוספירה בפועל המכילה ריקבון תהליך התפיחה וקירור חוזרים ונשנים.
חלק/2
טוֹהַר:
ציפוי TaCצריך להיות בטוהר גבוה במיוחד כדי למנוע זיהומים וזיהום בתנאי טמפרטורה גבוהים, ויש להסכים על תקני התוכן היעילים ותקני האפיון של פחמן חופשי וזיהומים פנימיים על פני השטח ובפנים של הציפוי המלא.
חלק/3
יַצִיבוּת:
עמידות בטמפרטורה גבוהה ועמידות באטמוספירה כימית מעל 2300℃ הם האינדיקטורים החשובים ביותר לבדיקת יציבות הציפוי. חרירים, סדקים, פינות חסרות וגבולות גרגירים בכיוון יחיד יכולים בקלות לגרום לגזים קורוזיביים לחדור ולחדור לתוך הגרפיט, וכתוצאה מכך לכשל בהגנה על הציפוי.
חלק/4
עמידות לחמצון:
TaC מתחיל להתחמצן ל-Ta2O5 כאשר הוא מעל 500℃, וקצב החמצון עולה בחדות עם העלייה בטמפרטורה ובריכוז החמצן. חמצון פני השטח מתחיל מגבולות התבואה והגרגרים הקטנים, ויוצר בהדרגה גבישים עמודים וגבישים שבורים, וכתוצאה מכך נוצרים מספר רב של פערים וחורים, וחדירת החמצן מתעצמת עד להפשטת הציפוי. לשכבת התחמוצת המתקבלת יש מוליכות תרמית ירודה ומגוון צבעים במראה.
חלק/5
אחידות וחספוס:
חלוקה לא אחידה של משטח הציפוי עלולה להוביל לריכוז מתח תרמי מקומי, להגביר את הסיכון לסדקים והתפרקות. בנוסף, חספוס פני השטח משפיע ישירות על האינטראקציה בין הציפוי לסביבה החיצונית, וחספוס גבוה מדי מוביל בקלות לחיכוך מוגבר עם הפרוסה ולשדה תרמי לא אחיד.
חלק/6
גודל גרגר:
גודל הגרגיר האחיד מסייע ליציבות הציפוי. אם גודל הגרגיר קטן, הקשר אינו הדוק, וקל להתחמצן ולהחליד, וכתוצאה מכך מספר רב של סדקים וחורים בשולי הגרגיר, מה שמפחית את ביצועי ההגנה של הציפוי. אם גודל הגרגירים גדול מדי, הוא מחוספס יחסית, והציפוי קל להתקלף בלחץ תרמי.