ٹینٹلم کاربائیڈ سیرامکس – سیمی کنڈکٹر اور ایرو اسپیس میں ایک کلیدی مواد۔

ٹینٹلم کاربائیڈ (ٹی اے سی)ایک انتہائی اعلی درجہ حرارت سیرامک ​​مواد ہے. الٹرا ہائی ٹمپریچر سیرامکس (UHTCs) عام طور پر 3000℃ سے زیادہ پگھلنے والے پوائنٹس کے ساتھ سیرامک ​​مواد کا حوالہ دیتے ہیں اور 2000℃ سے زیادہ اعلی درجہ حرارت اور سنکنرن ماحول (جیسے آکسیجن ایٹم ماحول) میں استعمال ہوتے ہیں، جیسے ZrC، HfC، TaC، HfB2، ZrF2، ZrF2 اور ZrF.

ٹینٹلم کاربائیڈ کا پگھلنے کا نقطہ 3880℃، اعلی سختی (Mohs سختی 9–10)، نسبتاً زیادہ تھرمل چالکتا (22W·m⁻¹·K⁻¹)، اعلی لچکدار طاقت (340–400 MPa)، اور تھرمل توسیع کا نسبتاً کم گتانک (K10⁻60)۔ یہ بہترین تھرمو کیمیکل استحکام اور اعلیٰ جسمانی خصوصیات کی بھی نمائش کرتا ہے، اور گریفائٹ اور C/C مرکبات کے ساتھ اچھی کیمیائی اور مکینیکل مطابقت رکھتا ہے۔ لہذا، ٹی اے سی کوٹنگز ایرو اسپیس تھرمل پروٹیکشن، سنگل کرسٹل گروتھ، انرجی الیکٹرانکس اور طبی آلات میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔

سیمی کنڈکٹر آلات میں ایپلی کیشنز

فی الحال، وسیع بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹرز، جن کی نمائندگی سلکان کاربائیڈ (SiC) کرتی ہے، ایک اسٹریٹجک صنعت ہے جو اہم اقتصادی میدان جنگ میں کام کرتی ہے اور اہم قومی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔ تاہم، SiC سیمی کنڈکٹرز بھی پیچیدہ عمل اور انتہائی اعلی آلات کی ضروریات کے ساتھ ایک صنعت ہیں. ان عملوں میں، SiC سنگل کرسٹل کی تیاری پوری صنعتی سلسلہ میں سب سے بنیادی اور اہم کڑی ہے۔

فی الحال، SiC کرسٹل کی نمو کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا طریقہ فزیکل ویپر ٹرانسپورٹ (PVT) طریقہ ہے۔ PVT میں، سلکان کاربائیڈ پاؤڈر کو سیل بند گروتھ چیمبر میں 2300 ° C سے زیادہ درجہ حرارت اور انڈکشن ہیٹنگ کے ذریعے ویکیوم پریشر کے قریب گرم کیا جاتا ہے۔ اس کی وجہ سے پاؤڈر شاندار ہو جاتا ہے، ایک رد عمل والی گیس پیدا کرتا ہے جس میں مختلف گیسی اجزاء جیسے Si، Si₂C، اور SiC₂ ہوتے ہیں۔ یہ گیس ٹھوس رد عمل ایک SiC سنگل کرسٹل رد عمل کا ذریعہ پیدا کرتا ہے۔ ایک SiC بیج کرسٹل گروتھ چیمبر کے اوپر رکھا جاتا ہے۔ گیسی اجزاء کی سپر سیچوریشن کے ذریعے کارفرما، بیج کرسٹل میں لے جانے والے گیسی اجزاء جوہری طور پر سیڈ کرسٹل کی سطح پر جمع ہوتے ہیں، ایک SiC سنگل کرسٹل میں بڑھتے ہیں۔

اس عمل میں نمو کا ایک طویل دور ہوتا ہے، اس پر قابو پانا مشکل ہوتا ہے، اور مائیکرو ٹیوبز اور شمولیت جیسے نقائص کا شکار ہوتا ہے۔ نقائص پر قابو پانا بہت ضروری ہے۔ یہاں تک کہ بھٹی کے تھرمل فیلڈ میں معمولی ایڈجسٹمنٹ یا بہاؤ بھی کرسٹل کی نمو کو تبدیل کر سکتے ہیں یا نقائص کو بڑھا سکتے ہیں۔ بعد کے مراحل تیز، موٹے اور بڑے کرسٹل کے حصول کا چیلنج پیش کرتے ہیں، جس کے لیے نہ صرف نظریاتی اور انجینئرنگ کی ترقی کی ضرورت ہوتی ہے بلکہ مزید نفیس تھرمل فیلڈ مواد کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔

تھرمل فیلڈ میں کروسیبل مواد میں بنیادی طور پر گریفائٹ اور غیر محفوظ گریفائٹ شامل ہیں۔ تاہم، گریفائٹ کو زیادہ درجہ حرارت پر آسانی سے آکسائڈائز کیا جاتا ہے اور پگھلی ہوئی دھاتوں کے ذریعے اس کو خراب کیا جاتا ہے۔ ٹی اے سی بہترین تھرمو کیمیکل استحکام اور اعلیٰ جسمانی خصوصیات کا حامل ہے، جو گریفائٹ کے ساتھ اچھی کیمیائی اور مکینیکل مطابقت کو ظاہر کرتا ہے۔ گریفائٹ کی سطح پر ٹی اے سی کوٹنگ کی تیاری مؤثر طریقے سے اس کی آکسیڈیشن مزاحمت، سنکنرن مزاحمت، لباس مزاحمت، اور مکینیکل خصوصیات کو بڑھاتی ہے۔ یہ خاص طور پر MOCVD آلات میں GaN یا AlN سنگل کرسٹل اور PVT آلات میں SiC سنگل کرسٹل اگانے کے لیے موزوں ہے، جس سے بڑھے ہوئے سنگل کرسٹل کے معیار میں نمایاں بہتری آتی ہے۔

مزید برآں، سلیکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل کی تیاری کے دوران، سلکان کاربائیڈ سنگل کرسٹل ری ایکشن سورس کے ٹھوس گیس کے رد عمل کے ذریعے پیدا ہونے کے بعد، تھرمل فیلڈ کی تقسیم کے ساتھ Si/C اسٹوچیومیٹرک تناسب مختلف ہوتا ہے۔ اس بات کو یقینی بنانا ضروری ہے کہ گیس فیز کے اجزاء کو ڈیزائن کردہ تھرمل فیلڈ اور درجہ حرارت کے میلان کے مطابق تقسیم اور منتقل کیا جائے۔ غیر محفوظ گریفائٹ میں ناکافی پارگمیتا ہے، اسے بڑھانے کے لیے اضافی سوراخوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، اعلی پارگمیتا کے ساتھ غیر محفوظ گریفائٹ کو پروسیسنگ، پاؤڈر شیڈنگ، اور اینچنگ جیسے چیلنجوں کا سامنا ہے۔ غیر محفوظ ٹینٹلم کاربائیڈ سیرامکس گیس فیز کے اجزاء کی فلٹریشن کو بہتر طریقے سے حاصل کر سکتے ہیں، مقامی درجہ حرارت کے گریڈینٹ کو ایڈجسٹ کر سکتے ہیں، مواد کے بہاؤ کی سمت رہنمائی کر سکتے ہیں، اور رساو کو کنٹرول کر سکتے ہیں۔

کیونکہٹی اے سی کوٹنگزسلکان کاربائیڈ سیمی کنڈکٹر انڈسٹری چین میں H2، HCl اور NH3 کے خلاف بہترین تیزاب اور الکلی مزاحمت کا مظاہرہ کرتے ہیں، TaC گریفائٹ میٹرکس مواد کی مکمل حفاظت بھی کر سکتا ہے اور MOCVD جیسے اپیٹیکسیل عمل کے دوران نمو کے ماحول کو صاف کر سکتا ہے۔

ایرو اسپیس میں ایپلی کیشنز

جیسے جیسے جدید ہوائی جہاز، جیسے ایرو اسپیس گاڑیاں، راکٹ اور میزائل، تیز رفتاری، زیادہ زور اور اونچائی کی طرف ترقی کر رہے ہیں، انتہائی حالات میں ان کی سطح کے مواد کی اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت اور آکسیڈیشن مزاحمت کے تقاضے تیزی سے سخت ہوتے جا رہے ہیں۔ جب کوئی ہوائی جہاز فضا میں داخل ہوتا ہے، تو اسے انتہائی ماحول کا سامنا کرنا پڑتا ہے جیسے کہ زیادہ گرمی کے بہاؤ کی کثافت، زیادہ جمود کا دباؤ، اور تیز ہوا کے بہاؤ کو سکور کرنے کی رفتار، جبکہ آکسیجن، پانی کے بخارات، اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کے رد عمل کی وجہ سے کیمیائی خاتمے کا بھی سامنا کرنا پڑتا ہے۔ فضا سے ہوائی جہاز کے داخلے اور باہر نکلنے کے دوران، اس کے ناک کے مخروط اور پروں کے ارد گرد کی ہوا شدید دباؤ کا شکار ہوتی ہے، جس سے ہوائی جہاز کی سطح کے ساتھ اہم رگڑ پیدا ہوتی ہے، جس کی وجہ سے یہ ہوا کے بہاؤ سے گرم ہوتا ہے۔ پرواز کے دوران ایرو ڈائنامک ہیٹنگ کے علاوہ، ہوائی جہاز کی سطح شمسی تابکاری اور ماحولیاتی تابکاری سے بھی متاثر ہوتی ہے، جس کی وجہ سے سطح کا درجہ حرارت مسلسل بڑھتا رہتا ہے۔ یہ تبدیلی طیارے کی سروس لائف کو شدید متاثر کر سکتی ہے۔

ٹی اے سی انتہائی اعلی درجہ حرارت مزاحم سیرامک ​​خاندان کا رکن ہے۔ اس کا اعلیٰ پگھلنے کا مقام اور بہترین تھرموڈینامک استحکام طیاروں کے گرم حصے میں بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والے ٹی اے سی کو بناتا ہے، جیسے راکٹ انجن کی نوزلز کی سطح کی تہہ کی حفاظت کرنا۔

دیگر ایپلی کیشنز

ٹی اے سی کے پاس کاٹنے کے اوزار، کھرچنے والے مواد، الیکٹرانک مواد، اور اتپریرک میں بھی وسیع اطلاق کے امکانات ہیں۔ مثال کے طور پر، سیمنٹڈ کاربائیڈ میں TaC شامل کرنا اناج کی نشوونما کو روک سکتا ہے، سختی کو بڑھا سکتا ہے، اور سروس کی زندگی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ TaC میں اچھی برقی چالکتا ہے اور یہ غیر سٹوچیومیٹرک مرکبات تشکیل دے سکتا ہے، جس میں ساخت کے لحاظ سے چالکتا مختلف ہوتی ہے۔ یہ خصوصیت TaC کو الیکٹرانک مواد میں ایپلی کیشنز کے لیے ایک امید افزا امیدوار بناتی ہے۔ TaC کے اتپریرک ڈی ہائیڈروجنیشن کے بارے میں، TiC اور TaC کی اتپریرک کارکردگی پر مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ TaC کم درجہ حرارت پر عملی طور پر کوئی اتپریرک سرگرمی نہیں دکھاتا ہے، لیکن اس کی اتپریرک سرگرمی نمایاں طور پر 1000℃ سے بڑھ جاتی ہے۔ CO کی اتپریرک کارکردگی پر تحقیق سے یہ بات سامنے آئی ہے کہ 300℃ پر، TaC کی اتپریرک مصنوعات میں میتھین، پانی اور چھوٹی مقدار میں olefins شامل ہیں۔

سیمیکوریکس اعلیٰ معیار کی پیشکش کرتا ہے۔ٹینٹلم کاربائیڈ مصنوعات. اگر آپ کی کوئی پوچھ گچھ ہے یا اضافی تفصیلات کی ضرورت ہے، تو براہ کرم ہم سے رابطہ کرنے میں سنکوچ نہ کریں۔

فون نمبر +86-13567891907 سے رابطہ کریں۔

ای میل: sales@semicorex.com