Pirolitik Karbon Kaplaması - Qazdan Becərilən Karbon Zirehi

Pirolitik karbon, bəzən pirolitik qrafit adlanır, substratın səthində yüksək temperaturda karbon tərkibli qazların (əsasən karbohidrogen qazlarının) kimyəvi buxar çökmə prosesi ilə əmələ gələn qrafit və amorf karbon arasında metastabil materialdır. (Termodinamik olaraq, qrafit ən aşağı Gibbs sərbəst enerjisi olan bərk karbon materialıdır.)

01 Pirolitik Karbon və Kimyəvi Buxar Çöküntüsü

Xüsusi proses şəraitində prekursor birləşmələrinin kimyəvi reaksiyaya girməsi və onların örtüləcək substratın səthinə çökdürülməsi yolu ilə bərk örtük əmələ gəlməsi prosesi kimyəvi buxar çökməsi adlanır. Kimyəvi buxar çökmə prosesinin əsas mərhələlərinin sxematik diaqramı aşağıda göstərilmişdir:

(1) Prekursor reaksiya zonasına daxil olur;

(2) Prekursor aralıq məhsullar yaratmaq üçün qaz faza reaksiyasına məruz qalır;

a. Reaksiya zonasında temperatur yüksək olduqda və ya çökmə substratından uzaq bir bölgədə aralıq məhsullar qaz fazasında bərk toz və uçucu əlavə məhsullar əmələ gətirərək qaz faza reaksiyasına davam edir. a. Çökmə substratının səthinə səpələnmiş bərk toz səthdə çökmə üçün nüvələşmə sahələrinə çevrilə bilər və uçucu əlavə məhsullar reaksiya zonasından uzaqlaşa bilər;

b. Reaksiya zonasında temperatur aşağı olduqda və ya çökmə substratına yaxın ərazidə aralıq məhsullar substratın səthinə yayılır və aşağıdakı addımlar baş verir:

(3) Aralıq məhsullar, çökmə aktiv məhsulları və əlavə məhsullar yaratmaq üçün heterojen reaksiyaya məruz qalaraq, substrat səthinə adsorbsiya olunur;

(4) Çöküntünün aktiv məhsulları çökmə substratının səthinə yayılaraq, davamlı örtük yaratmaq üçün toplanır;

(5) Qaz fazasının əlavə məhsulları çökmə substratının yaxınlığındakı ərazini tərk edir;

(6) Reaksiyaya girməyən xammal qazları və reaksiya məhsulu reaksiya zonasını tərk edir.

Pirolitik karbonun əmələ gəlməsi, karbon atomlarının yüksək temperaturda nizamsızlıqdan nizama və qaz halından bərk vəziyyətə dəyişdiyi geri dönməz entropiyanın azaldılması prosesidir. O, kimyəvi termodinamikanın son istiqaməti ilə idarə olunur, lakin kinetik yollar vasitəsilə qeyri-tarazlıq mikrostrukturunu saxlayır. Bu prosesin dərindən başa düşülməsi təkcə karbon-karbon kompozitləri, yüksək temperatur örtükləri və nüvə yanacağı üzlükləri üçün maddi əsas yaratmır, həm də ekstremal şəraitdə karbonun mövcudluğu üçün eksperimental və nəzəri çərçivələrin ikili paradiqmasını təmin edir.

02 Pirolitik Karbonun Hazırlanma Prosesi və Tətbiqi

Pirolitik karbon, oksigensiz bir mühitdə 1200-1400 ° C-də karbohidrogenlərin yüksək temperaturda pirolizi ilə hazırlanır. Şaquli maye qatlı reaktordan istifadə olunur və proses aşağıdakı addımları əhatə edir: odadavamlı hissəcikləri mayeləşdirmək üçün reaksiya borusunun dibindən inert qaz (azot və ya helium) daxil edilir; xarici induksiya bobini reaksiya borusunun məzmununu qızdırır; və piroliz reaksiyasını başlamaq üçün karbohidrogen qazları əlavə edilir.

Pirolitik karbon əsasən ürək klapanları, biomaterial örtüklər və nüvə reaktorunun yanacaq sferaları üçün qoruyucu örtüklər üçün yüksək temperaturlu qoruyucu örtük kimi istifadə olunur və istilik sahəsinin qorunması, nüvə enerjisindən istifadə və biotibbdə geniş tətbiq olunur.

03 Pirolitik Karbon üçün Yüksək Temperaturdan Qoruyucu Kaplama

Silikon, ən çox yayılmış yarımkeçirici material olaraq, elektronika və fotovoltaiklərdə, xüsusən günəş batareyaları üçün kristal silisiumda geniş istifadə olunur, burada yüksək fotoelektrik çevrilmə səmərəliliyi onu əsas komponent edir. Czochralski metodu ilk növbədə monokristallı silisiumun hazırlanması üçün istifadə olunur. Yüksək istehsal səmərəliliyi, idarə oluna bilən böyümə prosesi və dopinq nəzarəti üstünlükləri ilə bu üsul həm ölkə daxilində, həm də beynəlxalq səviyyədə monokristallı silikon istehsalında geniş istifadə olunur. Bununla belə, kristal ölçüsü artdıqca, qrafit istilik sahəsinin dəyəri də tədricən artır. Xüsusilə silisium buxarı mühitində qrafit komponentləri korroziyaya həssasdır və bu, avadanlıqların ömrünün qısalmasına səbəb olur. Bu problemləri həll etmək üçün tədqiqatçılar karbon materiallarının yüksək temperaturlu korroziyalı mühitlərdə ömrünü yaxşılaşdırmaq üçün pirolitik karbon (PyC), silisium karbid (SiC) və tantal karbid (TaC) kimi karbon materialları üçün korroziyaya davamlı örtüklər hazırlamışlar.

Cao monokristallı silisium sobalarında istifadə edilən G330 qrafit və AC200C/C kompozitlərinin silisid korroziyasını tədqiq etmişdir. Onlar qrafitin içindən səthə qədər uzanan açıq məsamələrin karbon materiallarının silisid prosesini sürətləndirərək ərimiş silisiumun aşınması və yayılması üçün kanallar təmin etdiyi qənaətinə gəldilər.

Zhao kimyəvi buxar çöküntüsündən istifadə edərək qrafit səthinə pirolitik karbon (PyC) örtüyü qoydu. Nəticədə ortaya çıxan PyC örtüyü qrafit substratını tamamilə əhatə etdi və əhəmiyyətli məsaməlilik və ya nüfuz edən mikro çatlar olmadan sıx bir quruluş nümayiş etdirdi. Örtülmüş qrafit materialını 2 saat ərzində 1600 ℃-də silikon buxarı ilə aşındırma mühitində emal etdikdən sonra örtünün en kəsiyi morfologiyası və EDX testinin nəticələri aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir. Şəkil a göstərir ki, silikon aşındırıldıqdan sonra belə örtük aşkar çatlar olmadan substratın səthinə möhkəm yapışır. Səthdə karbon və silisiumun elementar paylanması, PyC örtüyü altında silikonun demək olar ki, heç bir paylanmasını göstərmir, bu da onun qrafit substratına əla qoruyucu təsirini göstərir.

Şəkil - Silikon aşındırmadan sonra PyC ilə örtülmüş qrafitin en kəsiyi morfologiyası

Semicorex, yarımkeçiricilərdə tətbiq olunan yüksək keyfiyyətli fərdiləşdirilmiş TyC/SiC/TaC örtük komponentləri təqdim edir. Fərdi həllər və ya əlavə texniki məlumat üçün mühəndis komandamızla əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin.

Telefon: +86-13567891907

E-poçt: sales@semicorex.com