‌optimation من العيوب والنقاء في بلورات SIC بواسطة طلاء TAC

1. انخفضت كثافة العيوب بشكل كبير

الطلاء TACيزيل تقريبًا ظاهرة تغليف الكربون عن طريق عزل التلامس المباشر بين بوتقة الجرافيت وذوبان SIC ، مما يقلل بشكل كبير من كثافة العيب من الأنابيب الدقيقة. تُظهر البيانات التجريبية أن كثافة عيوب الأنابيب الدقيقة الناجمة عن طلاء الكربون في البلورات المزروعة في البوتقات المطلية TAC تقل بأكثر من 90 ٪ مقارنة مع البوتقات الجرافيت التقليدية. السطح البلوري محدب بشكل موحد ، ولا يوجد بنية متعددة الكريستالات في الحافة ، في حين أن البوتقات الجرافيت العادية غالباً ما يكون لها بلورات متعددة الحواف والاكتئاب البلوري وغيرها من العيوب.

2. تثبيط الشوائب وتحسين النقاء

تتمتع مادة TAC بالختام الكيميائي الممتاز لأبخار Si و C و N ويمكن أن تمنع بشكل فعال الشوائب مثل النيتروجين في الجرافيت من الانتشار إلى البلورة. تُظهر اختبارات GDMS و Hall أن تركيز النيتروجين في البلورة قد انخفض بأكثر من 50 ٪ ، وقد زادت المقاومة إلى 2-3 أضعاف الطريقة التقليدية. على الرغم من دمج كمية تتبع لعنصر TA (النسبة الذرية <0.1 ٪) ، تم تخفيض إجمالي محتوى الشوائب الإجمالية بأكثر من 70 ٪ ، مما يؤدي بشكل كبير إلى تحسين الخواص الكهربائية للبلورة.

3. التشكل البلوري وتوحيد النمو

ينظم طلاء TAC التدرج درجة الحرارة عند واجهة نمو البلورة ، مما يتيح أن ينمو البناء البلوري على سطح منحني محدب ويتجانس معدل نمو الحافة ، وبالتالي تجنب ظاهرة التبلور متعدد البلورات الناجم عن التسلل المفرط في الحافة في البوليت الجرافيت التقليدي. يوضح القياس الفعلي أن انحراف قطر السبك البلوري المزروع في البوتقة المغلفة TAC هو ≤2 ٪ ، ويتم تحسين تسطيح السطح البلوري (RMS) بنسبة 40 ٪.

آلية التنظيم لطلاء TAC على الخصائص الحرارية وخصائص نقل الحرارة

مقارنة الأداء لطلاء TAC مع مواد بوتقة أخرى

type material type‌	‌ درجة الحرارة المقاومة ‌	‌ الافتراق الكيميائي ‌	قوة ميكانيكية	‌ الكريستال كثافة العيب	سيناريوهات التطبيق النمطية
‌TaC Coated Graphite	≥2600 درجة مئوية	لا رد فعل مع Si/C بخار	صلابة Mohs 9-10 ، مقاومة صدمة حرارية قوية	<1 سم ² (micropipes)	عالي النقاء 4H/6H SIC نمو البلورات الفردية
graphite graphite	≤2200 درجة مئوية	تآكله SI Vapor إطلاق ج	قوة منخفضة ، عرضة للتصدع	10-50 سم ²	ركائز SIC الفعالة من حيث التكلفة لأجهزة الطاقة
graphite المغلفة المغلفة	≤1600 درجة مئوية	يتفاعل مع تشكيل SI في درجات حرارة عالية	صلابة عالية ولكن هشة	5-10 سم ²	مواد التغليف لأشباه الموصلات في منتصف درجات الحرارة
‌bn بوتقة	<2000k	الإصدارات N/B الشوائب	ضعف مقاومة التآكل	8-15 سم ²	ركائز محورية لأشباه الموصلات المركبة

حقق طلاء TAC تحسنًا شاملاً في جودة بلورات SIC من خلال آلية ثلاثية للحاجز الكيميائي ، وتحسين المجال الحراري ، وتنظيم الواجهة

• تبلغ كثافة Microtube Microtube أقل من 1 سم مربع ، ويتم القضاء على طلاء الكربون بالكامل
• تحسين النقاء: تركيز النيتروجين <1 × 10⁷ cm⁻⁻ ، المقاومة> 10 ⁴ Ω · سم ؛
• يؤدي تحسين توحيد المجال الحراري في كفاءة النمو إلى تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 4 ٪ ويمتد حياة بوتقة من 2 إلى 3 مرات.