蒸镀坩埚性能比较：钽、石墨、氮化硼
发布时间：2024-05-31 作者：材料类科研服务平台 阅读量：351
蒸镀坩埚常用材质有钨、钼、钽、金属氧化物、陶瓷、石墨等，坩埚材质与蒸镀物质的相容性是考量的关键， 接下来我们就来对比以下三种常用的坩埚材质。
钽 (Ta) 是一种稀有的过渡金属，以其优异的性能而闻名。它具有很高的延展性、化学稳定性，熔点高达 2996°C。钽主要存在于钽铁矿中，由于其硬度适中且延展性极佳，因此常用于各种应用。其主要优点之一是其出色的耐腐蚀性。即使在高温下，它也不会与盐酸、浓硝酸或王水发生反应。这种耐腐蚀性是由于其表面形成了一层稳定的氧化层，即五氧化二钽 (Ta2O5)，可作为防止进一步氧化和降解的保护屏障。 因此，它可以用作真空蒸镀部件的坩埚材料。
石墨常用于制作少量熔炼合金的坩埚，具有良好的耐高温性能和使用寿命，广泛应用于大型合金熔炼、铸造工艺、矿石熔炼分析等，具有良好的抗液体和气体渗透性能，耐高温，可抑制粉尘的产生。
热解氮化硼 (PBN) 是一种先进的陶瓷材料，以其六方晶体结构而闻名。它呈象牙白色，无毒，纯度高（高达 99.999%）。PBN 具有耐酸碱性、导热性好、表面密度高、耐高温、无孔且易于加工等特点。它是在高温、高真空条件下使用含硼气体（BCl3 或 B2H6）通过化学气相沉积生产的。由于毒性较低，BCl3 通常比 B2H6 更受欢迎。PBN 的生长类似于六方 BN 雪花在加热的石墨基底上的积累。
PBN 坩埚以高纯度著称，在真空下可承受高达 1800°C 的高温，在氮气或氩气气氛下可承受高达 2100°C 的高温。它们可用于蒸发沉积、分子束外延 (MBE) 和 GaAs 晶体生长。然而，由于 PBN 坩埚沉积速度慢，因此价格昂贵且通常尺寸较小。
坩埚的选择取决于具体的生产要求和工艺。不同的材料有不同的沸点，因此需要定制坩埚才能充分沉积。还需要考虑密度和热导率等因素。
