一般的な TaC コーティンググラファイト部品の製造方法

パート/1
CVD（化学蒸着）法：
900～2300℃、TaCl使用₅タンタルおよび炭素源として CnHm、還元雰囲気として H2、キャリアガスとして Ar2、反応堆積膜。調製されたコーティングは緻密で均一かつ高純度です。しかし、工程が複雑でコストが高い、気流制御が難しい、成膜効率が低いなどの問題があります。
パート/2
スラリー焼結法：
炭素源、タンタル源、分散剤、結合剤を含むスラリーをグラファイト上に塗布し、乾燥後高温で焼結します。調製されたコーティングは規則的な方向性を持たずに成長し、コストが低く、大規模生産に適しています。大きなグラファイト上に均一かつ完全なコーティングを実現し、支持体の欠陥を排除し、コーティングの結合力を高めるには、まだ研究の余地があります。
パート/3
プラズマ溶射法：
TaC粉末をプラズマアークにより高温で溶解し、高速ジェットにより高温の液滴に噴霧し、黒鉛材料の表面に噴霧します。非真空下では酸化膜の形成が容易であり、エネルギー消費が大きい。

 

形 。 GaN エピタキシャル成長 MOCVD デバイス (Veeco P75) で使用後のウェーハ トレイ。左側はTaCでコーティングされ、右側はSiCでコーティングされています。

TaCコーティンググラファイト部品を解決する必要がある

パート/1
結合力：
TaCと炭素材料は熱膨張係数などの物性が異なり、塗膜の密着強度が低く、亀裂や気孔、熱応力を避けることが難しく、腐朽や腐食を含む実大気中では塗膜が剥がれやすい。上昇と冷却の繰り返し。
パート/2
純度：
TaCコーティング高温条件下での不純物や汚染を避けるために超高純度である必要があり、完全なコーティングの表面および内部の遊離炭素および固有不純物の有効含有量基準と特性評価基準に同意する必要があります。
パート/3
安定性：
2300℃を超える高温耐性と耐化学雰囲気性は、コーティングの安定性をテストするための最も重要な指標です。ピンホール、亀裂、角の欠落、および単一配向の粒界があると、腐食性ガスがグラファイトに浸透しやすくなり、コーティングの保護が失敗します。
パート/4
耐酸化性:
TaCは500℃以上でTa2O5に酸化し始め、温度と酸素濃度の増加とともに酸化速度は急激に増加します。表面の酸化は粒界や小さな結晶粒から始まり、徐々に柱状結晶や砕けた結晶が形成され、多数の隙間や穴が生じ、酸素の侵入が激しくなり、コーティングが剥がれてしまいます。結果として生じる酸化物層は熱伝導率が低く、外観はさまざまな色になります。
PART/5
均一性と粗さ:
コーティング表面が不均一に分布すると、局所的な熱応力が集中し、亀裂や剥離の危険性が高まります。さらに、表面粗さはコーティングと外部環境との相互作用に直接影響し、粗さが大きすぎると、ウエハーとの摩擦が増大し、熱場が不均一になりやすくなります。
パート/6
粒度：
粒子サイズが均一であるため、コーティングの安定性に役立ちます。粒子サイズが小さい場合、結合が強固ではなく、酸化して腐食しやすくなり、その結果、粒子の端に多数の亀裂や穴が生じ、コーティングの保護性能が低下します。粒径が大きすぎると比較的粗くなり、熱応力によりコーティングが剥離しやすくなります。