SiC വളർച്ചയ്ക്കുള്ള പ്രധാന വസ്തു: ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ്

നിലവിൽ, മൂന്നാം തലമുറ അർദ്ധചാലകങ്ങളാണ് ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നത്സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്. അതിൻ്റെ ഉപകരണങ്ങളുടെ ചെലവ് ഘടനയിൽ, സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് 47% ഉം എപ്പിറ്റാക്‌സി അക്കൗണ്ടുകൾ 23% ഉം ആണ്. രണ്ടും ചേർന്ന് ഏകദേശം 70% വരും, ഇത് ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഭാഗമാണ്സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്ഉപകരണ നിർമ്മാണ വ്യവസായ ശൃംഖല.

തയ്യാറാക്കാൻ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിസിലിക്കൺ കാർബൈഡ്സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ PVT (ഫിസിക്കൽ നീരാവി ഗതാഗതം) രീതിയാണ്. അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളെ ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള മേഖലയിലും വിത്ത് പരലുകൾ താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ താപനിലയിലും ഉണ്ടാക്കുക എന്നതാണ് തത്വം. ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ വിഘടിപ്പിക്കുകയും ദ്രാവക ഘട്ടം കൂടാതെ നേരിട്ട് വാതക ഘട്ട പദാർത്ഥങ്ങൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ വാതക ഘട്ട പദാർത്ഥങ്ങൾ അച്ചുതണ്ട താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റിൻ്റെ ഡ്രൈവിന് കീഴിൽ വിത്ത് ക്രിസ്റ്റലിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്നു, കൂടാതെ സീഡ് ക്രിസ്റ്റലിൽ ന്യൂക്ലിയേറ്റ് ചെയ്ത് വളരുകയും സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. നിലവിൽ, ക്രീ, II-VI, SiCrystal, Dow തുടങ്ങിയ വിദേശ കമ്പനികളും Tianyue Advanced, Tianke Heda, Century Golden Core തുടങ്ങിയ ആഭ്യന്തര കമ്പനികളും ഈ രീതിയാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

സിലിക്കൺ കാർബൈഡിൻ്റെ 200-ലധികം ക്രിസ്റ്റൽ രൂപങ്ങളുണ്ട്, ആവശ്യമായ ഏക ക്രിസ്റ്റൽ രൂപം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് വളരെ കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം ആവശ്യമാണ് (മുഖ്യധാര 4H ക്രിസ്റ്റൽ രൂപമാണ്). Tianyue Advanced ൻ്റെ പ്രോസ്‌പെക്ടസ് അനുസരിച്ച്, കമ്പനിയുടെ ക്രിസ്റ്റൽ വടി 2018-2020, H1 2021 എന്നിവയിൽ യഥാക്രമം 41%, 38.57%, 50.73%, 49.90% എന്നിങ്ങനെയായിരുന്നു, കൂടാതെ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വിളവ് യഥാക്രമം 72.61%, 47.5%, 47.5% എന്നിങ്ങനെയാണ്. സമഗ്രമായ വിളവ് നിലവിൽ 37.7% മാത്രമാണ്. മുഖ്യധാരാ PVT രീതി ഉദാഹരണമായി എടുത്താൽ, കുറഞ്ഞ വിളവ് പ്രധാനമായും SiC അടിവസ്ത്രം തയ്യാറാക്കുന്നതിലെ ഇനിപ്പറയുന്ന ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ മൂലമാണ്:

1. താപനില ഫീൽഡ് നിയന്ത്രണത്തിൽ ബുദ്ധിമുട്ട്: SiC ക്രിസ്റ്റൽ തണ്ടുകൾ 2500℃ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്, അതേസമയം സിലിക്കൺ പരലുകൾക്ക് 1500 ° മാത്രമേ ആവശ്യമുള്ളൂ, അതിനാൽ പ്രത്യേക സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ചൂളകൾ ആവശ്യമാണ്, ഉൽപാദന സമയത്ത് വളർച്ചയുടെ താപനില കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കേണ്ടതുണ്ട്. , ഇത് നിയന്ത്രിക്കാൻ വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

2. മന്ദഗതിയിലുള്ള ഉൽപ്പാദന വേഗത: പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ വസ്തുക്കളുടെ വളർച്ചാ നിരക്ക് മണിക്കൂറിൽ 300 മില്ലിമീറ്ററാണ്, എന്നാൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾക്ക് മണിക്കൂറിൽ 400 മൈക്രോൺ മാത്രമേ വളരാൻ കഴിയൂ, ഇത് ഏതാണ്ട് 800 മടങ്ങ് വ്യത്യാസമാണ്.

3. നല്ല ഉൽപ്പന്ന പാരാമീറ്ററുകൾക്കായുള്ള ഉയർന്ന ആവശ്യകതകൾ, ബ്ലാക്ക് ബോക്സ് വിളവ് എന്നിവ സമയബന്ധിതമായി നിയന്ത്രിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്: SiC വേഫറുകളുടെ പ്രധാന പാരാമീറ്ററുകളിൽ മൈക്രോട്യൂബ് സാന്ദ്രത, സ്ഥാനഭ്രംശം സാന്ദ്രത, പ്രതിരോധം, വാർപേജ്, ഉപരിതല പരുക്കൻത മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ പ്രക്രിയയിൽ, ഇത് സിലിക്കൺ-കാർബൺ അനുപാതം, വളർച്ചാ താപനില ഗ്രേഡിയൻ്റ്, ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ നിരക്ക്, വായുപ്രവാഹ മർദ്ദം തുടങ്ങിയ പാരാമീറ്ററുകൾ കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. അല്ലെങ്കിൽ, പോളിമോർഫിക് ഉൾപ്പെടുത്തലുകൾ സംഭവിക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ട്, അതിൻ്റെ ഫലമായി അയോഗ്യമായ പരലുകൾ ഉണ്ടാകുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളിൻ്റെ ബ്ലാക്ക് ബോക്സിൽ, ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയുടെ നില തത്സമയം നിരീക്ഷിക്കുന്നത് അസാധ്യമാണ്, കൂടാതെ വളരെ കൃത്യമായ താപ ഫീൽഡ് നിയന്ത്രണം, മെറ്റീരിയൽ പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ, അനുഭവം ശേഖരിക്കൽ എന്നിവ ആവശ്യമാണ്.

4. ക്രിസ്റ്റൽ വികാസത്തിലെ ബുദ്ധിമുട്ട്: ഗ്യാസ് ഫേസ് ട്രാൻസ്പോർട്ട് രീതി പ്രകാരം, SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയുടെ വിപുലീകരണ സാങ്കേതികവിദ്യ വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. ക്രിസ്റ്റൽ വലിപ്പം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, അതിൻ്റെ വളർച്ചയുടെ ബുദ്ധിമുട്ട് ക്രമാതീതമായി വർദ്ധിക്കുന്നു.

5. പൊതുവെ കുറഞ്ഞ വിളവ്: കുറഞ്ഞ വിളവ് പ്രധാനമായും രണ്ട് ലിങ്കുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു: (1) ക്രിസ്റ്റൽ വടി വിളവ് = അർദ്ധചാലക-ഗ്രേഡ് ക്രിസ്റ്റൽ വടി ഔട്ട്പുട്ട്/(അർദ്ധചാലക-ഗ്രേഡ് ക്രിസ്റ്റൽ വടി ഔട്ട്പുട്ട് + അർദ്ധചാലക-ഗ്രേഡ് അല്ലാത്ത ക്രിസ്റ്റൽ വടി ഔട്ട്പുട്ട്) × 100%; (2) സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വിളവ് = യോഗ്യതയുള്ള സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഔട്ട്‌പുട്ട്/(യോഗ്യതയുള്ള സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഔട്ട്‌പുട്ട് + യോഗ്യതയില്ലാത്ത സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഔട്ട്‌പുട്ട്) × 100%.

ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ളതും ഉയർന്ന വിളവ് നൽകുന്നതുമായ തയ്യാറെടുപ്പിൽസിലിക്കൺ കാർബൈഡ് അടിവസ്ത്രങ്ങൾ, ഉൽപ്പാദന താപനില കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കുന്നതിന് കാമ്പിന് മികച്ച തെർമൽ ഫീൽഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ ആവശ്യമാണ്. നിലവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന തെർമൽ ഫീൽഡ് ക്രൂസിബിൾ കിറ്റുകൾ പ്രധാനമായും ഉയർന്ന പ്യൂരിറ്റി ഗ്രാഫൈറ്റ് ഘടനാപരമായ ഭാഗങ്ങളാണ്, അവ ചൂടാക്കാനും കാർബൺ പൗഡറും സിലിക്കൺ പൗഡറും ചൂടാക്കാനും ചൂടാക്കാനും ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് ഉയർന്ന പ്രത്യേക ശക്തിയും നിർദ്ദിഷ്ട മോഡുലസും, നല്ല തെർമൽ ഷോക്ക് പ്രതിരോധവും നാശന പ്രതിരോധവും ഉണ്ട്, എന്നാൽ ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഓക്സിജൻ പരിതസ്ഥിതിയിൽ എളുപ്പത്തിൽ ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യപ്പെടുന്നതിൻ്റെ ദോഷങ്ങളുണ്ട്, അമോണിയയെ പ്രതിരോധിക്കാത്തതും മോശം പോറൽ പ്രതിരോധവും. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയുടെ പ്രക്രിയയിൽസിലിക്കൺ കാർബൈഡ് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫർഉൽപ്പാദനം, ഗ്രാഫൈറ്റ് വസ്തുക്കളുടെ ഉപയോഗത്തിനായി ജനങ്ങളുടെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന കർശനമായ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, ഇത് അതിൻ്റെ വികസനത്തെയും പ്രായോഗിക പ്രയോഗത്തെയും ഗൗരവമായി പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. അതിനാൽ, ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് പോലുള്ള ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള കോട്ടിംഗുകൾ ഉയർന്നുവരാൻ തുടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

2. സ്വഭാവസവിശേഷതകൾടാൻ്റലം കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ്
TaC സെറാമിക്കിന് 3880℃ വരെ ദ്രവണാങ്കം ഉണ്ട്, ഉയർന്ന കാഠിന്യം (മോസ് കാഠിന്യം 9-10), വലിയ താപ ചാലകത (22W·m-1·K−1), വലിയ വളയുന്ന ശക്തി (340-400MPa), ചെറിയ താപ വികാസം ഗുണകം (6.6×10−6K−1), കൂടാതെ മികച്ച തെർമോകെമിക്കൽ സ്ഥിരതയും മികച്ച ഭൗതിക ഗുണങ്ങളും കാണിക്കുന്നു. ഇതിന് ഗ്രാഫൈറ്റ്, സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ എന്നിവയുമായി നല്ല രാസ അനുയോജ്യതയും മെക്കാനിക്കൽ അനുയോജ്യതയും ഉണ്ട്. അതിനാൽ, എയ്‌റോസ്‌പേസ് തെർമൽ പ്രൊട്ടക്ഷൻ, സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രോത്ത്, എനർജി ഇലക്ട്രോണിക്‌സ്, മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ടാസി കോട്ടിംഗ് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

TaC പൂശിയഗ്രാഫൈറ്റിന് നഗ്നമായ ഗ്രാഫൈറ്റിനേക്കാളും SiC- പൂശിയ ഗ്രാഫൈറ്റിനേക്കാളും മികച്ച കെമിക്കൽ കോറഷൻ പ്രതിരോധമുണ്ട്, 2600° ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സ്ഥിരതയോടെ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ പല ലോഹ മൂലകങ്ങളുമായി പ്രതികരിക്കുന്നില്ല. മൂന്നാം തലമുറയിലെ അർദ്ധചാലക സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയിലും വേഫർ എച്ചിംഗ് സാഹചര്യങ്ങളിലും ഇത് മികച്ച കോട്ടിംഗാണ്. ഇത് പ്രക്രിയയിലും തയ്യാറാക്കുന്നതിലും താപനിലയുടെയും മാലിന്യങ്ങളുടെയും നിയന്ത്രണം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുംഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വേഫറുകൾബന്ധപ്പെട്ടതുംഎപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫറുകൾ. MOCVD ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് GaN അല്ലെങ്കിൽ AlN സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ വളർത്തുന്നതിനും പിവിടി ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ വളർത്തുന്നതിനും ഇത് പ്രത്യേകിച്ചും അനുയോജ്യമാണ്, മാത്രമല്ല വളർന്ന സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഗുണനിലവാരം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെട്ടു.

III. ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് പൂശിയ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രയോജനങ്ങൾ
Tantalum Carbide TaC കോട്ടിംഗ് ഉപയോഗിക്കുന്നത് ക്രിസ്റ്റൽ എഡ്ജ് വൈകല്യങ്ങളുടെ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാനും ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയുടെ ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും. "വേഗത്തിൽ വളരുന്നതും, കട്ടിയുള്ളതും, നീളമുള്ളതുമായ വളർച്ചയുടെ" പ്രധാന സാങ്കേതിക ദിശകളിൽ ഒന്നാണിത്. ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് പൂശിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളിന് കൂടുതൽ ഏകീകൃത ചൂടാക്കൽ നേടാനാകുമെന്നും അതുവഴി SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്ക് മികച്ച പ്രക്രിയ നിയന്ത്രണം നൽകാമെന്നും വ്യവസായ ഗവേഷണം തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്, അങ്ങനെ SiC പരലുകളുടെ അരികിൽ പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ രൂപീകരണത്തിൻ്റെ സാധ്യത ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു. കൂടാതെ, ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് കോട്ടിംഗിന് രണ്ട് പ്രധാന ഗുണങ്ങളുണ്ട്:

(I) SiC വൈകല്യങ്ങൾ കുറയ്ക്കൽ

SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ വൈകല്യങ്ങൾ നിയന്ത്രിക്കുന്ന കാര്യത്തിൽ, സാധാരണയായി മൂന്ന് പ്രധാന വഴികളുണ്ട്. വളർച്ചാ പാരാമീറ്ററുകളും ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഉറവിട സാമഗ്രികളും (SiC സോഴ്‌സ് പൗഡർ പോലുള്ളവ) ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനു പുറമേ, ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് പൂശിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് നല്ല ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരം കൈവരിക്കും.

പരമ്പരാഗത ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളിൻ്റെയും (എ) ടിഎസി പൂശിയ ക്രൂസിബിളിൻ്റെയും (ബി) സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം

കൊറിയയിലെ ഈസ്റ്റേൺ യൂറോപ്പ് സർവകലാശാലയുടെ ഗവേഷണമനുസരിച്ച്, SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയിലെ പ്രധാന അശുദ്ധി നൈട്രജനാണ്, ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് പൂശിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളുകൾക്ക് SiC പരലുകളുടെ നൈട്രജൻ സംയോജനത്തെ ഫലപ്രദമായി പരിമിതപ്പെടുത്താൻ കഴിയും, അതുവഴി മൈക്രോപൈപ്പുകൾ പോലുള്ള വൈകല്യങ്ങളുടെ ഉത്പാദനം കുറയ്ക്കുകയും ക്രിസ്റ്റൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഗുണനിലവാരം. ഇതേ അവസ്ഥയിൽ, പരമ്പരാഗത ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളുകളിലും TAC പൂശിയ ക്രൂസിബിളുകളിലും വളരുന്ന SiC വേഫറുകളുടെ കാരിയർ സാന്ദ്രത യഥാക്രമം 4.5×1017/cm ഉം 7.6×1015/cm ഉം ആണെന്ന് പഠനങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.

പരമ്പരാഗത ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളുകളിലും (എ) ടിഎസി പൂശിയ ക്രൂസിബിളുകളിലും (ബി) വളരുന്ന SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ വൈകല്യങ്ങളുടെ താരതമ്യം

(II) ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രൂസിബിളുകളുടെ ആയുസ്സ് മെച്ചപ്പെടുത്തൽ

നിലവിൽ, SiC ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ വില ഉയർന്നതാണ്, അതിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഉപഭോഗവസ്തുക്കളുടെ വില ഏകദേശം 30% വരും. ഗ്രാഫൈറ്റ് ഉപഭോഗവസ്തുക്കളുടെ വില കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള താക്കോൽ അതിൻ്റെ സേവനജീവിതം വർദ്ധിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്. ഒരു ബ്രിട്ടീഷ് ഗവേഷണ സംഘത്തിൽ നിന്നുള്ള ഡാറ്റ അനുസരിച്ച്, ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗുകൾക്ക് ഗ്രാഫൈറ്റ് ഘടകങ്ങളുടെ സേവന ആയുസ്സ് 30-50% വരെ നീട്ടാൻ കഴിയും. ഈ കണക്കുകൂട്ടൽ അനുസരിച്ച്, ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് പൂശിയ ഗ്രാഫൈറ്റ് മാറ്റിസ്ഥാപിച്ചാൽ മാത്രമേ SiC പരലുകളുടെ വില 9%-15% കുറയ്ക്കാൻ കഴിയൂ.

4. ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ് തയ്യാറാക്കൽ പ്രക്രിയ
TaC കോട്ടിംഗ് തയ്യാറാക്കൽ രീതികളെ മൂന്ന് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: സോളിഡ് ഫേസ് രീതി, ലിക്വിഡ് ഫേസ് രീതി, ഗ്യാസ് ഫേസ് രീതി. സോളിഡ് ഫേസ് രീതിയിൽ പ്രധാനമായും റിഡക്ഷൻ രീതിയും കെമിക്കൽ രീതിയും ഉൾപ്പെടുന്നു; ദ്രാവക ഘട്ടത്തിൽ ഉരുകിയ ഉപ്പ് രീതി, സോൾ-ജെൽ രീതി (സോൾ-ജെൽ), സ്ലറി-സിൻ്ററിംഗ് രീതി, പ്ലാസ്മ സ്പ്രേ ചെയ്യുന്ന രീതി എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു; ഗ്യാസ് ഫേസ് രീതിയിൽ കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം (സിവിഡി), കെമിക്കൽ നീരാവി നുഴഞ്ഞുകയറ്റം (സിവിഐ), ഫിസിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം (പിവിഡി) എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. വ്യത്യസ്ത രീതികൾക്ക് അവരുടേതായ ഗുണങ്ങളും ദോഷങ്ങളുമുണ്ട്. അവയിൽ, സിവിഡി താരതമ്യേന പക്വതയുള്ളതും ടാസി കോട്ടിംഗുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതുമായ ഒരു രീതിയാണ്. പ്രക്രിയയുടെ തുടർച്ചയായ പുരോഗതിയോടെ, ഹോട്ട് വയർ കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം, അയോൺ ബീം അസിസ്റ്റഡ് കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം തുടങ്ങിയ പുതിയ പ്രക്രിയകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.

ഗ്രാഫൈറ്റ്, കാർബൺ ഫൈബർ, കാർബൺ/കാർബൺ സംയുക്ത സാമഗ്രികൾ എന്നിവയാണ് ടാസി കോട്ടിംഗ് പരിഷ്കരിച്ച കാർബൺ അധിഷ്ഠിത വസ്തുക്കളിൽ പ്രധാനമായും ഉൾപ്പെടുന്നത്. ഗ്രാഫൈറ്റിൽ ടാസി കോട്ടിംഗുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള രീതികളിൽ പ്ലാസ്മ സ്പ്രേയിംഗ്, സിവിഡി, സ്ലറി സിൻ്ററിംഗ് മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

CVD രീതിയുടെ പ്രയോജനങ്ങൾ: TaC കോട്ടിംഗുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള CVD രീതി ടാൻ്റലം ഹാലൈഡ് (TaX5) ടാൻ്റലം ഉറവിടമായും ഹൈഡ്രോകാർബൺ (CnHm) കാർബൺ ഉറവിടമായും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ചില വ്യവസ്ഥകളിൽ, അവ യഥാക്രമം Ta, C എന്നിങ്ങനെ വിഘടിപ്പിക്കുന്നു, തുടർന്ന് പരസ്പരം പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് TaC കോട്ടിംഗുകൾ ലഭിക്കും. CVD രീതി താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ നടപ്പിലാക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ഒരു പരിധിവരെ ഉയർന്ന താപനില തയ്യാറാക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ കോട്ടിംഗുകളുടെ ചികിത്സ മൂലമുണ്ടാകുന്ന വൈകല്യങ്ങളും കുറഞ്ഞ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും ഒഴിവാക്കാം. പൂശിൻ്റെ ഘടനയും ഘടനയും നിയന്ത്രണവിധേയമാണ്, ഉയർന്ന ശുദ്ധി, ഉയർന്ന സാന്ദ്രത, ഏകീകൃത കനം എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങളുണ്ട്. അതിലും പ്രധാനമായി, CVD തയ്യാറാക്കിയ TaC കോട്ടിംഗുകളുടെ ഘടനയും ഘടനയും രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാനും എളുപ്പത്തിൽ നിയന്ത്രിക്കാനും കഴിയും. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ടാസി കോട്ടിംഗുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിന് താരതമ്യേന പക്വതയാർന്നതും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതുമായ രീതിയാണിത്.

പ്രക്രിയയെ സ്വാധീനിക്കുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:

എ. ഗ്യാസ് ഫ്ലോ റേറ്റ് (ടാൻടലം സ്രോതസ്സ്, കാർബൺ സ്രോതസ്സായി ഹൈഡ്രോകാർബൺ വാതകം, കാരിയർ ഗ്യാസ്, ഡില്യൂഷൻ ഗ്യാസ് Ar2, ഗ്യാസ് H2 കുറയ്ക്കൽ): വാതക പ്രവാഹ നിരക്കിലെ മാറ്റം താപനില ഫീൽഡ്, മർദ്ദം ഫീൽഡ്, ഗ്യാസ് ഫ്ലോ ഫീൽഡ് എന്നിവയിൽ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. പ്രതികരണ അറ, അതിൻ്റെ ഫലമായി കോട്ടിംഗിൻ്റെ ഘടന, ഘടന, പ്രകടനം എന്നിവയിൽ മാറ്റങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു. Ar ഫ്ലോ റേറ്റ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് കോട്ടിംഗ് വളർച്ചയുടെ വേഗത കുറയ്ക്കുകയും ധാന്യത്തിൻ്റെ വലുപ്പം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും, അതേസമയം TaCl5, H2, C3H6 എന്നിവയുടെ മോളാർ മാസ് അനുപാതം കോട്ടിംഗ് ഘടനയെ ബാധിക്കുന്നു. H2 മുതൽ TaCl5 വരെയുള്ള മോളാർ അനുപാതം (15-20):1 ആണ്, ഇത് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്. TaCl5 മുതൽ C3H6 വരെയുള്ള മോളാർ അനുപാതം സൈദ്ധാന്തികമായി 3:1 ന് അടുത്താണ്. അമിതമായ TaCl5 അല്ലെങ്കിൽ C3H6, Ta2C അല്ലെങ്കിൽ സ്വതന്ത്ര കാർബൺ രൂപീകരണത്തിന് കാരണമാകും, ഇത് വേഫറിൻ്റെ ഗുണനിലവാരത്തെ ബാധിക്കും.

B. ഡിപ്പോസിഷൻ താപനില: ഉയർന്ന ഡിപ്പോസിഷൻ താപനില, ഡിപ്പോസിഷൻ നിരക്ക് വേഗത്തിലാകും, ധാന്യത്തിൻ്റെ വലുപ്പം വലുതായിരിക്കും, പൂശിൻ്റെ പരുക്കൻ. കൂടാതെ, ഹൈഡ്രോകാർബൺ വിഘടിപ്പിക്കുന്നതിൻ്റെ താപനിലയും വേഗതയും C ആയും TaCl5 വിഘടനം Ta ആയും വ്യത്യസ്തമാണ്, കൂടാതെ Ta, C എന്നിവ Ta2C രൂപപ്പെടാനുള്ള സാധ്യത കൂടുതലാണ്. ടാസി കോട്ടിംഗ് പരിഷ്കരിച്ച കാർബൺ മെറ്റീരിയലുകളിൽ താപനില വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. ഡിപ്പോസിഷൻ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, നിക്ഷേപ നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുന്നു, കണങ്ങളുടെ വലുപ്പം വർദ്ധിക്കുന്നു, കണികാ ആകൃതി ഗോളാകൃതിയിൽ നിന്ന് പോളിഹെഡ്രലിലേക്ക് മാറുന്നു. കൂടാതെ, ഉയർന്ന ഡിപ്പോസിഷൻ താപനില, TaCl5 ൻ്റെ വിഘടനം വേഗത്തിലാകും, ഫ്രീ സി കുറവായിരിക്കും, കോട്ടിംഗിലെ സമ്മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുകയും വിള്ളലുകൾ എളുപ്പത്തിൽ സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യും. എന്നിരുന്നാലും, താഴ്ന്ന ഡിപ്പോസിഷൻ താപനില, കോട്ടിംഗ് ഡിപ്പോസിഷൻ കാര്യക്ഷമത, ദൈർഘ്യമേറിയ നിക്ഷേപ സമയം, ഉയർന്ന അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ വില എന്നിവയിലേക്ക് നയിക്കും.

സി. ഡിപ്പോസിഷൻ മർദ്ദം: ഡിപ്പോസിഷൻ മർദ്ദം മെറ്റീരിയൽ ഉപരിതലത്തിൻ്റെ സ്വതന്ത്ര ഊർജ്ജവുമായി അടുത്ത ബന്ധമുള്ളതാണ്, ഇത് പ്രതികരണ അറയിലെ വാതക താമസ സമയത്തെ ബാധിക്കും, അതുവഴി ന്യൂക്ലിയേഷൻ വേഗതയെയും കോട്ടിംഗിൻ്റെ കണിക വലുപ്പത്തെയും ബാധിക്കും. ഡിപ്പോസിഷൻ മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, വാതകത്തിൻ്റെ താമസസമയവും വർദ്ധിക്കുന്നു, പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് ന്യൂക്ലിയേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ സമയമുണ്ട്, പ്രതിപ്രവർത്തന നിരക്ക് വർദ്ധിക്കുന്നു, കണികകൾ വലുതായിത്തീരുന്നു, കോട്ടിംഗ് കട്ടിയുള്ളതായിത്തീരുന്നു; നേരെമറിച്ച്, ഡിപ്പോസിഷൻ മർദ്ദം കുറയുമ്പോൾ, പ്രതികരണ വാതകത്തിൻ്റെ താമസ സമയം ചെറുതാണ്, പ്രതിപ്രവർത്തന നിരക്ക് കുറയുന്നു, കണികകൾ ചെറുതായിത്തീരുന്നു, കോട്ടിംഗ് കനംകുറഞ്ഞതാണ്, പക്ഷേ നിക്ഷേപ സമ്മർദ്ദം കോട്ടിംഗിൻ്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയിലും ഘടനയിലും കാര്യമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നില്ല.

V. ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗിൻ്റെ വികസന പ്രവണത
ടാസിയുടെ (6.6×10−6K−1) തെർമൽ എക്സ്പാൻഷൻ കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് ഗ്രാഫൈറ്റ്, കാർബൺ ഫൈബർ, സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ എന്നിവയിൽ നിന്ന് അൽപം വ്യത്യസ്തമാണ്, ഇത് സിംഗിൾ-ഫേസ് TaC കോട്ടിംഗുകളെ വിള്ളലുകൾക്ക് വിധേയമാക്കുന്നു. വീഴുന്നു. ടാസി കോട്ടിംഗുകളുടെ അബ്ലേഷൻ, ഓക്സിഡേഷൻ പ്രതിരോധം, ഉയർന്ന താപനില മെക്കാനിക്കൽ സ്ഥിരത, ഉയർന്ന താപനില കെമിക്കൽ കോറഷൻ പ്രതിരോധം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി, ഗവേഷകർ സംയുക്ത കോട്ടിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ, സോളിഡ് ലായനി-മെച്ചപ്പെടുത്തിയ കോട്ടിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ, ഗ്രേഡിയൻ്റ് തുടങ്ങിയ കോട്ടിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളെക്കുറിച്ച് ഗവേഷണം നടത്തി. കോട്ടിംഗ് സംവിധാനങ്ങൾ.

ഒരൊറ്റ കോട്ടിംഗിൻ്റെ വിള്ളലുകൾ അടയ്ക്കുന്നതാണ് കോമ്പോസിറ്റ് കോട്ടിംഗ് സംവിധാനം. സാധാരണയായി, മറ്റ് കോട്ടിംഗുകൾ ഒരു സംയോജിത കോട്ടിംഗ് സിസ്റ്റം രൂപീകരിക്കുന്നതിന് ടാസിയുടെ ഉപരിതലത്തിലോ ആന്തരിക പാളിയിലോ അവതരിപ്പിക്കുന്നു; സോളിഡ് ലായനി ശക്തിപ്പെടുത്തുന്ന കോട്ടിംഗ് സിസ്റ്റം HfC, ZrC മുതലായവയ്ക്ക് TaC-യുടെ അതേ മുഖം-കേന്ദ്രീകൃത ക്യൂബിക് ഘടനയുണ്ട്, കൂടാതെ രണ്ട് കാർബൈഡുകളും പരസ്പരം അനന്തമായി ലയിച്ച് ഒരു സോളിഡ് ലായനി ഘടന ഉണ്ടാക്കും. Hf(Ta)C കോട്ടിംഗ് വിള്ളലില്ലാത്തതും C/C കോമ്പോസിറ്റ് മെറ്റീരിയലുമായി നല്ല ഒട്ടിപ്പിടിക്കുന്നതുമാണ്. കോട്ടിംഗിന് മികച്ച ആൻ്റി-അബ്ലേഷൻ പ്രകടനമുണ്ട്; ഗ്രേഡിയൻ്റ് കോട്ടിംഗ് സിസ്റ്റം ഗ്രേഡിയൻ്റ് കോട്ടിംഗ് എന്നത് അതിൻ്റെ കനം ദിശയിലുള്ള കോട്ടിംഗ് ഘടകത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഘടനയ്ക്ക് ആന്തരിക സമ്മർദ്ദം കുറയ്ക്കാനും, താപ വികാസ ഗുണകങ്ങളുടെ പൊരുത്തക്കേട് മെച്ചപ്പെടുത്താനും, വിള്ളലുകൾ ഒഴിവാക്കാനും കഴിയും.

(II) ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ് ഉപകരണ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ

QYR-ൻ്റെ (Hengzhou Bozhi) സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കുകളും പ്രവചനങ്ങളും അനുസരിച്ച്, 2021-ലെ ആഗോള ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ് വിപണി വിൽപ്പന 1.5986 ദശലക്ഷം യുഎസ് ഡോളറിലെത്തി (ക്രീയുടെ സ്വയം നിർമ്മിച്ചതും സ്വയം വിതരണം ചെയ്തതുമായ ടാൻ്റലം കാർബൈഡ് കോട്ടിംഗ് ഉപകരണ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഒഴികെ), അത് ഇപ്പോഴും തുടക്കത്തിലാണ്. വ്യവസായ വികസനത്തിൻ്റെ ഘട്ടങ്ങൾ.

1. ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്ക് ആവശ്യമായ ക്രിസ്റ്റൽ എക്സ്പാൻഷൻ റിംഗുകളും ക്രൂസിബിളുകളും: ഓരോ എൻ്റർപ്രൈസിനും 200 ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രോത്ത് ഫർണസുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, 30 ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രോത്ത് കമ്പനികൾക്ക് ആവശ്യമായ TaC പൂശിയ ഉപകരണങ്ങളുടെ വിപണി വിഹിതം ഏകദേശം 4.7 ബില്യൺ യുവാൻ ആണ്.

2. TaC ട്രേകൾ: ഓരോ ട്രേയിലും 3 വേഫറുകൾ വഹിക്കാൻ കഴിയും, ഓരോ ട്രേയും 1 മാസത്തേക്ക് ഉപയോഗിക്കാം, കൂടാതെ ഓരോ 100 വേഫറുകൾക്കും 1 ട്രേ ഉപയോഗിക്കും. 3 ദശലക്ഷം വേഫറുകൾക്ക് 30,000 TaC ട്രേകൾ ആവശ്യമാണ്, ഓരോ ട്രേയും ഏകദേശം 20,000 കഷണങ്ങളാണ്, കൂടാതെ ഓരോ വർഷവും ഏകദേശം 600 ദശലക്ഷം ആവശ്യമാണ്.

3. മറ്റ് കാർബൺ കുറയ്ക്കൽ സാഹചര്യങ്ങൾ. ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഫർണസ് ലൈനിംഗ്, CVD നോസൽ, ഫർണസ് പൈപ്പുകൾ മുതലായവ, ഏകദേശം 100 ദശലക്ഷം.