Anel guía de revestimento CVD TaC

O anel guía de revestimento CVD TaC de Semixlab está deseñado para o proceso de crecemento de monocristal SiC PVT e utiliza a tecnoloxía de deposición química de vapor (CVD) para formar un revestimento de carburo de tántalo (TaC) altamente denso na superficie dun substrato de grafito de alta pureza. O produto utilízase no proceso PVT para garantir a calidade e a eficiencia do crecemento de monocristal SiC mediante o control preciso da distribución do campo térmico e a dirección do fluxo de aire do forno de crecemento de monocristal SiC. É axeitado para unha variedade de sistemas de fornos de crecemento de monocristal SiC convencionais e sistemas caseiros, axeitado para altas temperaturas (> 2000 °C) e atmosferas corrosivas fortes.

O carburo de tántalo (TaC), como representante típico das cerámicas de temperatura ultraalta, ten un punto de fusión de 3880 ℃, unha dureza Mohs de case 10, unha excelente condutividade térmica (uns 22 W/m·K) e un baixo coeficiente de expansión térmica (6.6 × 10-6 K-1), e o grao de coincidencia da expansión térmica co substrato de grafito é significativamente mellor que o do revestimento tradicional de SiC. O revestimento de TaC cultivouse no rango de temperatura de 1373~1673 K mediante deposición química de vapor (CVD) utilizando o sistema de reacción TaCl₅-C₃H₆-H₂-Ar, o que permitiu un control preciso do grosor do revestimento (50~300 μm), o tamaño do gran e o contido de carbono libre. Os resultados mostran que cando a temperatura de deposición alcanza os 1573 K, o revestimento de TaC presenta unha interface de sinterización compacta sen gretas e os grans forman unha estrutura continua antidesgaste mediante a unión metalúrxica. O número de ciclos de resistencia ao choque térmico é máis de 5 veces maior que o do grafito sen revestimento. No proceso introduciuse un deseño de capa de transición de gradiente, como a estrutura composta de TaC/Ta₂O, para aliviar aínda máis a tensión da interface entre o revestimento e o substrato e garantir que manteña a estabilidade xeométrica a pesar das fortes flutuacións de temperatura (>1000 °C/min).

No forno de crecemento PVT, o anel deflector revestido de TaC por CVD é o responsable de guiar a ruta de transmisión en fase gasosa, manter o gradiente de temperatura axial e soportar o cristal semente e o crisol de materia prima. Os compoñentes tradicionais de grafito reaccionan facilmente co vapor de Si/C para formar carburos volátiles a altas temperaturas, o que resulta na erosión superficial e na liberación de impurezas, que afectan directamente á pureza do cristal. Debido á súa extrema inercia química, o revestimento CVD de TaC presenta unha reactividade case nula ao Si, ao vapor de C e aos subprodutos (como o HCl) a 2300 ℃, bloqueando eficazmente a difusión de impurezas do substrato (Fe, Al e outros elementos metálicos) á interface de crecemento. Os datos medidos mostran que, despois de usar o anel guía de revestimento de TaC, a densidade de microtúbulos dun monocristal de SiC de 6 polgadas redúcese a < 0.5 cm-2 e a uniformidade da resistividade aumenta ata un ±3 %, o que é especialmente axeitado para a produción en masa de MOSFET de SiC por riba de 1200 V para módulos de accionamento eléctrico de vehículos de nova enerxía.

Para adaptarse aos equipos de crecemento de monocristais PVT de SiC convencionais, o anel guía de revestimento CVD TaC adopta un deseño modular. Ao optimizar o caudal do precursor e a ruta de deposición, a desviación da uniformidade do grosor do revestimento contrólase dentro de ±3 %, mesmo ante estruturas de canles de fluxo complexas (como canles de gas en espiral, capa de medio poroso), pódese conseguir unha cobertura superficial completa. En comparación co revestimento tradicional por pulverización ou sinterizado, o proceso CVD dálle á capa de TaC unha microdureza de ata 25 GPa e unha forza de unión na interface de > 50 MPa. Despois de 2000 horas de funcionamento continuo a alta temperatura, a taxa de perda de calidade do revestimento é inferior ao 0.1 %, o que amplía significativamente o ciclo de substitución de pezas. Segundo as estatísticas, a liña de produción de lingotes de SiC que usa o anel guía pode ampliar o tempo de crecemento efectivo por forno a máis de 120 horas, aumentar a capacidade de produción anual en aproximadamente un 18 % e reducir o tempo de inactividade non planificado debido a fallos de compoñentes nun 70 %.

Control do gradiente de temperatura nun forno de cultivo de monocristais de SiC.

Expansión cristalina de carburo de silicio e guía direccional do crecemento.

Rendemento a temperaturas ultra altas: resistencia á temperatura do revestimento TaC de ata 2000 °C, a estabilidade a altas temperaturas é mellor que o revestimento tradicional de SiC.

Forte resistencia á corrosión: Excelente resistencia a medios corrosivos fortes como silicio fundido e vapor de carbono.

Control preciso do campo térmico: alta uniformidade do revestimento (tamaño de gran de 5-15 μm) para garantir a consistencia do crecemento de monocristais.

Deseño personalizado: admite o procesamento de aneis guía de estrutura complexa, axeitado para sistemas de crecemento de fornos monocristais multimarca e de deseño propio.