Lapisan Karbon Pirolitik - Waja Karbon Tuwuh Saka Gas

Karbon pirolitik, kadhangkala disebut grafit pirolitik, minangka bahan metastabil antara grafit lan karbon amorf, sing dibentuk saka proses deposisi uap kimia saka gas sing ngemot karbon (utamane gas hidrokarbon) ing suhu dhuwur ing permukaan substrat. (Sacara termodinamika, grafit minangka bahan karbon padat kanthi energi bebas Gibbs paling murah.)

01 Karbon Pirolitik lan Deposisi Uap Kimia

Proses mbentuk lapisan padhet kanthi reaksi kimia senyawa prekursor ing kahanan proses tartamtu lan nyelehake ing permukaan substrat sing bakal dilapisi diarani deposisi uap kimia. Diagram skematik langkah-langkah utama proses deposisi uap kimia ditampilake ing ngisor iki:

(1) Prekursor lumebu ing zona reaksi;

(2) Prekursor ngalami reaksi fase gas kanggo mbentuk produk penengah;

a. Nalika suhu ing zona reaksi dhuwur utawa ing wilayah sing adoh saka substrat deposisi, produk penengah terus ngalami reaksi fase gas, mbentuk bubuk padat lan produk sampingan sing molah malih ing fase gas. a. Wêdakakêna padhet sing kasebar ing permukaan substrat deposisi bisa dadi situs nukleasi kanggo deposisi permukaan, lan prodhuk sampingan molah malih kasebar adoh saka zona reaksi;

b. Nalika suhu ing zona reaksi kurang utawa ing area sing cedhak karo substrat deposisi, produk penengah nyebar ing permukaan substrat, lan langkah-langkah ing ngisor iki kedadeyan:

(3) Produk penengah adsorb menyang permukaan substrat, ngalami reaksi heterogen kanggo ngasilake produk aktif deposisi lan produk sampingan;

(4) Produk aktif Deposition kasebar ing lumahing substrate deposition, accumulating kanggo mbentuk lapisan terus;

(5) Produk sampingan fase gas ninggalake area sing cedhak karo substrat deposisi;

(6) Gas bahan mentah sing ora direaksi lan produk sampingan reaksi ninggalake zona reaksi.

Pembentukan karbon pirolitik minangka prosès reduksi entropi sing ora bisa dibalèkaké ing ngendi atom karbon owah saka kelainan menyang urutan lan saka negara gas menyang negara padhet ing suhu dhuwur. Iki diatur dening arah utama termodinamika kimia, nanging tetep struktur mikro non-keseimbangan liwat jalur kinetik. Pangerten sing jero babagan proses iki ora mung nggawe dhasar materi kanggo komposit karbon-karbon, lapisan suhu dhuwur, lan lapisan bahan bakar nuklir, nanging uga nyedhiyakake paradigma dual kerangka eksperimen lan teoritis kanggo eksistensi karbon ing kahanan sing ekstrim.

02 Proses Persiapan lan Aplikasi Karbon Pirolitik

Karbon pirolitik disiapake kanthi pirolisis hidrokarbon suhu dhuwur ing lingkungan bebas oksigen ing 1200-1400 ℃. Reaktor amben fluidized vertikal digunakake, lan proses kasebut kalebu langkah-langkah ing ngisor iki: gas inert (nitrogen utawa helium) dienal saka ngisor tabung reaksi kanggo fluidize partikel refraktori; koil induksi njaba ngetokake isi tabung reaksi; lan gas hidrokarbon ditambahake kanggo miwiti reaksi pirolisis.

Karbon pirolitik utamané dipigunakaké minangka lapisan protèktif suhu dhuwur, kanggo katup jantung, lapisan biomaterial, lan lapisan protèktif kanggo sphere bahan bakar reaktor nuklir, lan digunakake digunakake ing pangayoman lapangan termal, pemanfaatan energi nuklir, lan biomedicine.

03 Lapisan Proteksi Suhu Dhuwur kanggo Karbon Pirolitik

Silikon, minangka bahan semikonduktor sing paling umum, akeh digunakake ing elektronika lan fotovoltaik, utamane ing silikon kristal kanggo sel surya, ing ngendi efisiensi konversi fotoelektrik sing dhuwur ndadekake komponen inti. Cara Czochralski utamane digunakake kanggo nyiapake silikon kristal tunggal. Cara iki, kanthi efisiensi produksi sing dhuwur, proses pertumbuhan sing bisa dikontrol, lan kaluwihan kontrol doping, akeh digunakake ing produksi silikon kristal tunggal ing domestik lan internasional. Nanging, nalika ukuran kristal mundhak, biaya lapangan termal grafit uga mundhak. Utamane ing lingkungan uap silikon, komponen grafit rentan kanggo karat, sing nyebabake umur peralatan sing cendhak. Kanggo ngatasi masalah kasebut, peneliti wis ngembangake lapisan tahan karat kanggo bahan karbon, kayata karbon pirolitik (PyC), silikon karbida (SiC), lan lapisan tantalum karbida (TaC), kanggo nambah umur bahan karbon ing lingkungan korosif suhu dhuwur.

Cao nyinaoni korosi silicide grafit G330 lan komposit AC200C/C sing digunakake ing tungku silikon kristal tunggal. Dheweke nyimpulake yen pori-pori sing mbukak saka interior grafit menyang permukaan nyedhiyakake saluran kanggo erosi lan difusi silikon molten, nyepetake proses silicide bahan karbon.

Zhao nyelehake lapisan karbon pirolitik (PyC) ing permukaan grafit nggunakake deposisi uap kimia. Lapisan PyC sing diasilake rampung nutupi substrat grafit lan nampilake struktur sing padhet tanpa porositas utawa microcracks sing nembus. Sawise nambani materi grafit sing dilapisi ing lingkungan etsa uap silikon ing suhu 1600 ℃ suwene 2 jam, morfologi salib-bagean lapisan lan asil tes EDX ditampilake ing gambar ing ngisor iki. Figure a nuduhake yen sanajan sawise etching silikon, lapisan tetep tightly adhered kanggo lumahing landasan tanpa retak ketok. Distribusi unsur karbon lan silikon ing lumahing nuduhake meh ora distribusi silikon ing lapisan PyC, nuduhake efek protèktif banget ing substrat grafit.

Gambar - Morfologi cross-sectional grafit dilapisi PyC sawise etsa silikon

Semicorex nyedhiyakake komponen lapisan TyC / SiC / TaC sing disesuaikan kanthi kualitas dhuwur sing ditrapake ing semikonduktor. Kanggo solusi khusus utawa informasi teknis tambahan, hubungi tim teknik kita.

Telpon: +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com