পাইরোলাইটিক কার্বন আবরণ - গ্যাস থেকে জন্মানো কার্বন আর্মার

পাইরোলাইটিক কার্বন, যাকে কখনও কখনও পাইরোলাইটিক গ্রাফাইট বলা হয়, গ্রাফাইট এবং নিরাকার কার্বনের মধ্যবর্তী একটি মেটাস্টেবল উপাদান, যা একটি সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে উচ্চ তাপমাত্রায় কার্বন-ধারণকারী গ্যাসের (প্রধানত হাইড্রোকার্বন গ্যাস) রাসায়নিক বাষ্প জমা প্রক্রিয়া দ্বারা গঠিত হয়। (তাপগতিগতভাবে, গ্রাফাইট হল সবচেয়ে কম গিবস মুক্ত শক্তি সহ কঠিন কার্বন উপাদান।)

01 পাইরোলাইটিক কার্বন এবং রাসায়নিক বাষ্প জমা

রাসায়নিকভাবে প্রিকারসার যৌগগুলিকে নির্দিষ্ট প্রক্রিয়ার শর্তে বিক্রিয়া করে এবং প্রলেপ দেওয়ার জন্য স্তরের পৃষ্ঠে জমা করে একটি কঠিন আবরণ গঠনের প্রক্রিয়াকে রাসায়নিক বাষ্প জমা বলে। রাসায়নিক বাষ্প জমা প্রক্রিয়ার প্রধান ধাপগুলির একটি পরিকল্পিত চিত্র নীচে দেখানো হয়েছে:

(1) অগ্রদূত প্রতিক্রিয়া অঞ্চলে প্রবেশ করে;

(2) মধ্যবর্তী পণ্য গঠনের জন্য অগ্রদূত একটি গ্যাস-ফেজ প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়;

ক যখন প্রতিক্রিয়া অঞ্চলে তাপমাত্রা বেশি থাকে বা জমার স্তর থেকে দূরে একটি অঞ্চলে, মধ্যবর্তী পণ্যগুলি একটি গ্যাস-ফেজ বিক্রিয়া চালিয়ে যেতে থাকে, গ্যাস পর্যায়ে কঠিন পাউডার এবং উদ্বায়ী উপজাত তৈরি করে। ক জমা সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা কঠিন পাউডার পৃষ্ঠ জমার জন্য নিউক্লিয়েশন সাইট হয়ে উঠতে পারে, এবং উদ্বায়ী উপজাতগুলি প্রতিক্রিয়া অঞ্চল থেকে দূরে ছড়িয়ে পড়ে;

খ. যখন প্রতিক্রিয়া অঞ্চলে তাপমাত্রা কম থাকে বা জমা সাবস্ট্রেটের কাছাকাছি অঞ্চলে, মধ্যবর্তী পণ্যগুলি সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে ছড়িয়ে পড়ে এবং নিম্নলিখিত পদক্ষেপগুলি ঘটে:

(3) মধ্যবর্তী পণ্যগুলি সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠের উপর শোষণ করে, ডিপোজিশন সক্রিয় পণ্য এবং উপজাত উত্পাদন করতে একটি ভিন্নজাতীয় প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়;

(4) ডিপোজিশন অ্যাক্টিভ প্রোডাক্ট ডিপোজিশন সাবস্ট্রেটের উপরিভাগে ছড়িয়ে পড়ে, একটি ক্রমাগত আবরণ তৈরি করতে জমা হয়;

(5) গ্যাস-ফেজ উপজাতগুলি ডিপোজিশন সাবস্ট্রেটের কাছাকাছি এলাকা ছেড়ে যায়;

(6) বিক্রিয়াবিহীন কাঁচামাল গ্যাস এবং বিক্রিয়া উপজাত বিক্রিয়া অঞ্চল ছেড়ে যায়।

পাইরোলাইটিক কার্বনের গঠন হল একটি অপরিবর্তনীয় এনট্রপি হ্রাস প্রক্রিয়া যেখানে কার্বন পরমাণুগুলি বিশৃঙ্খলা থেকে ক্রম এবং উচ্চ তাপমাত্রায় একটি বায়বীয় অবস্থা থেকে কঠিন অবস্থায় পরিবর্তিত হয়। এটি রাসায়নিক তাপগতিবিদ্যার চূড়ান্ত দিক দ্বারা পরিচালিত হয়, তবুও গতিপথের মাধ্যমে একটি অ-ভারসাম্যহীন মাইক্রোস্ট্রাকচার বজায় রাখে। এই প্রক্রিয়ার গভীর উপলব্ধি শুধুমাত্র কার্বন-কার্বন কম্পোজিট, উচ্চ-তাপমাত্রার আবরণ এবং পারমাণবিক জ্বালানীর ক্ল্যাডিংয়ের জন্য উপাদানগত ভিত্তি তৈরি করে না, তবে চরম পরিস্থিতিতে কার্বনের অস্তিত্বের জন্য পরীক্ষামূলক এবং তাত্ত্বিক কাঠামোর একটি দ্বৈত দৃষ্টান্তও প্রদান করে।

02 পাইরোলাইটিক কার্বনের প্রস্তুতির প্রক্রিয়া এবং প্রয়োগ

পাইরোলাইটিক কার্বন হাইড্রোকার্বনের উচ্চ-তাপমাত্রার পাইরোলাইসিস দ্বারা অক্সিজেন-মুক্ত পরিবেশে 1200-1400℃ এ প্রস্তুত করা হয়। একটি উল্লম্ব তরলযুক্ত বেড রিঅ্যাক্টর ব্যবহার করা হয়, এবং প্রক্রিয়াটিতে নিম্নলিখিত পদক্ষেপগুলি জড়িত: অবাধ্য কণাগুলিকে তরল করার জন্য প্রতিক্রিয়া টিউবের নিচ থেকে একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস (নাইট্রোজেন বা হিলিয়াম) চালু করা হয়; একটি বহিরাগত আনয়ন কুণ্ডলী প্রতিক্রিয়া টিউবের বিষয়বস্তু গরম করে; এবং পাইরোলাইসিস বিক্রিয়া শুরু করতে হাইড্রোকার্বন গ্যাস যোগ করা হয়।

পাইরোলাইটিক কার্বন প্রধানত উচ্চ-তাপমাত্রার প্রতিরক্ষামূলক আবরণ হিসাবে, হার্টের ভালভ, বায়োমেটেরিয়াল আবরণ এবং পারমাণবিক চুল্লি জ্বালানী গোলকের জন্য প্রতিরক্ষামূলক আবরণ হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং তাপ ক্ষেত্রের সুরক্ষা, পারমাণবিক শক্তি ব্যবহার এবং বায়োমেডিসিনে ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা হয়।

03 পাইরোলাইটিক কার্বনের জন্য উচ্চ-তাপমাত্রার প্রতিরক্ষামূলক আবরণ

সিলিকন, সবচেয়ে সাধারণ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান হিসাবে, ইলেকট্রনিক্স এবং ফটোভোলটাইক্সে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে সৌর কোষের জন্য স্ফটিক সিলিকনে, যেখানে এর উচ্চ আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর দক্ষতা এটিকে একটি মূল উপাদান করে তোলে। Czochralski পদ্ধতিটি প্রাথমিকভাবে একক-ক্রিস্টাল সিলিকন তৈরির জন্য ব্যবহৃত হয়। এই পদ্ধতিটি, তার উচ্চ উত্পাদন দক্ষতা, নিয়ন্ত্রণযোগ্য বৃদ্ধি প্রক্রিয়া এবং ডোপিং নিয়ন্ত্রণ সুবিধার সাথে, দেশীয় এবং আন্তর্জাতিকভাবে একক-ক্রিস্টাল সিলিকন উত্পাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, স্ফটিক আকার বৃদ্ধির সাথে সাথে গ্রাফাইট তাপ ক্ষেত্রের খরচও ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়। বিশেষত সিলিকন বাষ্পের পরিবেশে, গ্রাফাইট উপাদানগুলি ক্ষয়ের জন্য সংবেদনশীল, যা একটি সংক্ষিপ্ত সরঞ্জাম জীবনকালের দিকে পরিচালিত করে। এই সমস্যাগুলি সমাধান করার জন্য, গবেষকরা উচ্চ-তাপমাত্রার ক্ষয়কারী পরিবেশে কার্বন পদার্থের জীবনকাল উন্নত করতে কার্বন পদার্থের জন্য জারা-প্রতিরোধী আবরণ তৈরি করেছেন, যেমন পাইরোলাইটিক কার্বন (PyC), সিলিকন কার্বাইড (SiC), এবং ট্যান্টালম কার্বাইড (TaC) আবরণ।

Cao একক-ক্রিস্টাল সিলিকন চুল্লিতে ব্যবহৃত G330 গ্রাফাইট এবং AC200C/C কম্পোজিটের সিলিসাইড ক্ষয় নিয়ে গবেষণা করেছেন। তারা উপসংহারে পৌঁছেছে যে গ্রাফাইটের অভ্যন্তর থেকে পৃষ্ঠ পর্যন্ত বিস্তৃত খোলা ছিদ্রগুলি গলিত সিলিকনের ক্ষয় এবং প্রসারণের জন্য চ্যানেল সরবরাহ করে, কার্বন পদার্থের সিলিসাইড প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে।

ঝাও রাসায়নিক বাষ্প জমা ব্যবহার করে গ্রাফাইট পৃষ্ঠে একটি পাইরোলাইটিক কার্বন (PyC) আবরণ জমা করেছিলেন। ফলস্বরূপ PyC আবরণ গ্রাফাইট স্তরটিকে সম্পূর্ণরূপে আবৃত করে এবং উল্লেখযোগ্য ছিদ্র বা অনুপ্রবেশকারী মাইক্রোক্র্যাক ছাড়াই একটি ঘন কাঠামো প্রদর্শন করে। প্রলিপ্ত গ্রাফাইট উপাদানটিকে একটি সিলিকন বাষ্প এচিং পরিবেশে 1600℃-এ 2 ঘন্টার জন্য চিকিত্সা করার পরে, আবরণের ক্রস-বিভাগীয় রূপবিদ্যা এবং EDX পরীক্ষার ফলাফলগুলি নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে। একটি চিত্র দেখায় যে সিলিকন এচিং করার পরেও, আবরণটি সুস্পষ্ট ফাটল ছাড়াই সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠের সাথে শক্তভাবে লেগে থাকে। পৃষ্ঠে কার্বন এবং সিলিকনের মৌলিক বন্টন PyC আবরণের অধীনে প্রায় কোন সিলিকন বিতরণ দেখায় না, যা গ্রাফাইট সাবস্ট্রেটের উপর এর চমৎকার প্রতিরক্ষামূলক প্রভাব নির্দেশ করে।

চিত্র - সিলিকন এচিং এর পরে PyC-কোটেড গ্রাফাইটের ক্রস-বিভাগীয় রূপবিদ্যা

সেমিকোরেক্স সেমিকন্ডাক্টরে প্রয়োগ করা উচ্চ-মানের কাস্টমাইজড TyC/SiC/TaC আবরণ উপাদান সরবরাহ করে। কাস্টমাইজড সমাধান বা অতিরিক্ত প্রযুক্তিগত তথ্যের জন্য, অনুগ্রহ করে নির্দ্বিধায় আমাদের ইঞ্জিনিয়ারিং টিমের সাথে যোগাযোগ করুন।

ফোন: +86-13567891907

ইমেইল: sales@semicorex.com