Seramik Tantalum Carbide – Bahan Utama dalam Semikonduktor dan Aeroangkasa.

Tantalum karbida (TaC)adalah bahan seramik suhu ultra tinggi. Seramik suhu ultra tinggi (UHTC) biasanya merujuk kepada bahan seramik dengan takat lebur melebihi 3000 ℃ dan digunakan dalam persekitaran suhu tinggi dan menghakis (seperti persekitaran atom oksigen) melebihi 2000 ℃, seperti ZrC, HfC, TaC, HfB2, ZrB2 dan HfN.

Tantalum karbida mempunyai takat lebur setinggi 3880℃, kekerasan tinggi (kekerasan Mohs 9–10), kekonduksian terma yang agak tinggi (22 W·m⁻¹·K⁻¹), kekuatan lentur yang tinggi (340–400 MPa), dan pekali pengembangan terma yang agak rendah (6.6 × 10 K⁻⁹¹). Ia juga mempamerkan kestabilan termokimia yang sangat baik dan sifat fizikal yang unggul, dan mempunyai keserasian kimia dan mekanikal yang baik dengan komposit grafit dan C/C. Oleh itu, salutan TaC digunakan secara meluas dalam perlindungan haba aeroangkasa, pertumbuhan kristal tunggal, elektronik tenaga, dan peranti perubatan.

Aplikasi dalam peralatan semikonduktor

Pada masa ini, semikonduktor jurang jalur lebar, yang diwakili oleh silikon karbida (SiC), ialah industri strategik yang berkhidmat dalam medan perang ekonomi utama dan menangani keperluan utama negara. Walau bagaimanapun, semikonduktor SiC juga merupakan industri dengan proses yang kompleks dan keperluan peralatan yang sangat tinggi. Di antara proses ini, penyediaan kristal tunggal SiC ialah pautan paling asas dan penting dalam keseluruhan rantaian industri.

Pada masa ini, kaedah yang paling biasa digunakan untuk pertumbuhan kristal SiC ialah kaedah Pengangkutan Wap Fizikal (PVT). Dalam PVT, serbuk silikon karbida dipanaskan dalam ruang pertumbuhan tertutup pada suhu melebihi 2300°C dan tekanan hampir vakum melalui pemanasan aruhan. Ini menyebabkan serbuk menjadi sublimat, menghasilkan gas reaktif yang mengandungi komponen gas yang berbeza seperti Si, Si₂C, dan SiC₂. Tindak balas gas-pepejal ini menghasilkan sumber tindak balas kristal tunggal SiC. Hablur benih SiC diletakkan di bahagian atas ruang pertumbuhan. Didorong oleh supersaturasi komponen gas, komponen gas yang diangkut ke hablur benih dimendapkan secara atom pada permukaan hablur benih, berkembang menjadi hablur tunggal SiC.

Proses ini mempunyai kitaran pertumbuhan yang panjang, sukar dikawal, dan terdedah kepada kecacatan seperti tiub mikro dan kemasukan. Mengawal kecacatan adalah penting; walaupun pelarasan kecil atau hanyut dalam medan haba relau boleh mengubah pertumbuhan kristal atau meningkatkan kecacatan. Peringkat kemudian membentangkan cabaran untuk mencapai kristal yang lebih cepat, tebal dan lebih besar, yang memerlukan bukan sahaja kemajuan teori dan kejuruteraan tetapi juga bahan medan haba yang lebih canggih.

Bahan pijar dalam medan haba terutamanya termasuk grafit dan grafit berliang. Walau bagaimanapun, grafit mudah teroksida pada suhu tinggi dan terhakis oleh logam cair. TaC mempunyai kestabilan termokimia yang sangat baik dan sifat fizikal yang unggul, mempamerkan keserasian kimia dan mekanikal yang baik dengan grafit. Menyediakan salutan TaC pada permukaan grafit dengan berkesan meningkatkan rintangan pengoksidaan, rintangan kakisan, rintangan haus dan sifat mekanikalnya. Ia amat sesuai untuk mengembangkan kristal tunggal GaN atau AlN dalam peralatan MOCVD dan kristal tunggal SiC dalam peralatan PVT, dengan ketara meningkatkan kualiti kristal tunggal yang ditanam.

Tambahan pula, semasa penyediaan kristal tunggal silikon karbida, selepas sumber tindak balas kristal tunggal silikon karbida dijana melalui tindak balas gas pepejal, nisbah stoikiometrik Si/C berbeza dengan taburan medan haba. Ia adalah perlu untuk memastikan bahawa komponen fasa gas diedarkan dan diangkut mengikut medan haba yang direka bentuk dan kecerunan suhu. Grafit berliang mempunyai kebolehtelapan yang tidak mencukupi, memerlukan liang tambahan untuk meningkatkannya. Walau bagaimanapun, grafit berliang dengan kebolehtelapan tinggi menghadapi cabaran seperti pemprosesan, penumpahan serbuk dan goresan. Seramik tantalum karbida berliang boleh mencapai penapisan komponen fasa gas dengan lebih baik, melaraskan kecerunan suhu tempatan, membimbing arah aliran bahan, dan mengawal kebocoran.

Keranasalutan TaCmempamerkan rintangan asid dan alkali yang sangat baik kepada H2, HCl, dan NH3, dalam rantaian industri semikonduktor silikon karbida, TaC juga boleh melindungi sepenuhnya bahan matriks grafit dan membersihkan persekitaran pertumbuhan semasa proses epitaxial seperti MOCVD.

Aplikasi dalam Aeroangkasa

Apabila pesawat moden, seperti kenderaan aeroangkasa, roket, dan peluru berpandu, berkembang ke arah kelajuan tinggi, tujahan tinggi, dan altitud tinggi, keperluan untuk rintangan suhu tinggi dan rintangan pengoksidaan bahan permukaannya dalam keadaan yang melampau menjadi semakin ketat. Apabila pesawat memasuki atmosfera, ia menghadapi persekitaran yang melampau seperti ketumpatan fluks haba yang tinggi, tekanan genangan yang tinggi, dan kelajuan penyedutan aliran udara yang tinggi, sementara juga menghadapi ablasi kimia akibat tindak balas dengan oksigen, wap air dan karbon dioksida. Semasa keluar masuk pesawat dari atmosfera, udara di sekeliling kon hidung dan sayapnya tertakluk kepada mampatan yang kuat, menghasilkan geseran yang ketara dengan permukaan pesawat, menyebabkan ia dipanaskan oleh aliran udara. Selain pemanasan aerodinamik semasa penerbangan, permukaan pesawat juga dipengaruhi oleh sinaran suria dan sinaran alam sekitar, menyebabkan suhu permukaan meningkat secara berterusan. Perubahan ini boleh menjejaskan hayat perkhidmatan pesawat dengan serius.

TaC ialah ahli keluarga seramik tahan suhu ultra tinggi. Takat leburnya yang tinggi dan kestabilan termodinamik yang sangat baik menjadikan TaC digunakan secara meluas dalam bahagian hujung pesawat yang panas, seperti melindungi salutan permukaan muncung enjin roket.

Aplikasi Lain

TaC juga mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam alat pemotong, bahan kasar, bahan elektronik dan pemangkin. Contohnya, menambah TaC pada karbida bersimen boleh menghalang pertumbuhan bijirin, meningkatkan kekerasan dan meningkatkan hayat perkhidmatan. TaC mempunyai kekonduksian elektrik yang baik dan boleh membentuk sebatian bukan stoikiometrik, dengan kekonduksian berbeza-beza bergantung kepada komposisi. Ciri ini menjadikan TaC calon yang menjanjikan untuk aplikasi dalam bahan elektronik. Mengenai penyahhidrogenan katalitik TaC, kajian tentang prestasi pemangkin TiC dan TaC telah menunjukkan bahawa TaC hampir tidak menunjukkan aktiviti pemangkin pada suhu yang lebih rendah, tetapi aktiviti pemangkinnya meningkat dengan ketara melebihi 1000 ℃. Penyelidikan mengenai prestasi pemangkin CO telah mendedahkan bahawa pada 300 ℃, produk pemangkin TaC termasuk metana, air, dan sejumlah kecil olefin.

Semicorex menawarkan kualiti tinggiProduk Tantalum Carbide. Jika anda mempunyai sebarang pertanyaan atau memerlukan butiran tambahan, sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami.

Hubungi # telefon +86-13567891907

E-mel: sales@semicorex.com