Temperatuuri mõju CVD-SiC katetele

Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) on mitmekülgne tehnika kvaliteetsete kattekihtide tootmiseks mitmesuguste rakendustega sellistes tööstusharudes nagu lennundus, elektroonika ja materjaliteadus. CVD-SiC katted on tuntud oma erakordsete omaduste poolest, sealhulgas vastupidavus kõrgele temperatuurile, mehaaniline tugevus ja suurepärane korrosioonikindlus. CVD-SiC kasvuprotsess on väga keeruline ja tundlik mitme parameetri suhtes, kusjuures temperatuur on kriitiline tegur. Selles artiklis uurime temperatuuri mõju CVD-SiC katetele ja optimaalse sadestustemperatuuri valimise tähtsust.

CVD-SiC kasvuprotsess on suhteliselt keeruline ja protsessi võib kokku võtta järgmiselt: kõrgetel temperatuuridel laguneb MTS termiliselt, moodustades väikesed süsiniku- ja ränimolekulid, peamised süsinikuallika molekulid on CH3, C2H2 ja C2H4 ning peamised räniallika molekulid on SiCl2 ja SiCl3 jne; need väikesed süsiniku- ja ränimolekulid transporditakse seejärel kande- ja lahjendusgaasidega grafiidist substraadi pinna lähedusse ja seejärel adsorbeeritakse need adsorbaadi kujul. Need väikesed molekulid transporditakse kandegaasi ja lahjendusgaasi abil grafiidi substraadi pinnale ning seejärel adsorbeeritakse need väikesed molekulid substraadi pinnale adsorptsiooni oleku kujul ja seejärel reageerivad väikesed molekulid teised moodustavad väikesed tilgad ja kasvavad üles ning tilgad sulanduvad samuti omavahel ning reaktsiooniga kaasneb vahesaaduste (gaas HCl) moodustumine; grafiidist substraadi pinna kõrge temperatuuri tõttu eralduvad vahegaasid substraadi pinnalt ning seejärel moodustuvad jääk-C ja Si tahkesse olekusse. Lõpuks moodustavad substraadi pinnale jäänud C ja Si tahke faasi SiC, et moodustada SiC kattekiht.

Temperatuur sisseCVD-SiC kateprotsessid on kriitiline parameeter, mis mõjutab kasvukiirust, kristallilisust, homogeensust, kõrvalsaaduste moodustumist, substraadi ühilduvust ja energiakulusid. Optimaalse temperatuuri valik, antud juhul 1100 °C, kujutab endast kompromissi nende tegurite vahel, et saavutada soovitud katte kvaliteet ja omadused.