ในฐานะวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบนด์แกป-รุ่นที่สาม- ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) มีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูง- ความถี่สูง- และอุปกรณ์ที่มีกำลังสูง- วิธีการขนส่งไอทางกายภาพ (PVT) เป็นเทคนิคหลักในการปลูกผลึกเดี่ยว SiC คุณภาพสูง- อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-แบบปิดทำให้เกิดข้อกำหนดที่เข้มงวดในด้านความต้านทานการกัดกร่อนและความสม่ำเสมอของสนามความร้อนของถ้วยใส่ตัวอย่างกราไฟท์ การเคลือบแทนทาลัมคาร์ไบด์ (TaC) ซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูง การนำความร้อนที่ดีเยี่ยม และความต้านทานการกัดกร่อนที่โดดเด่น ได้กลายเป็นวัสดุหลักในการยืดอายุการใช้งานของถ้วยใส่ตัวอย่างและปรับปรุงคุณภาพของคริสตัล
ถ้วยใส่ตัวอย่างกราไฟต์มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-เกิน 2200 องศา ส่งผลให้อายุการใช้งานสั้น การกัดกร่อนโดย-ผลิตภัณฑ์ เช่น CO₂ และ SiO₂ สามารถปนเปื้อนคริสตัล ทำให้เกิดการรวมตัวของคาร์บอนหรือซิลิคอนที่ทำให้เกิดข้อบกพร่อง เช่น ไมโครไปป์และการเคลื่อนตัว ซึ่งทำให้คุณภาพของคริสตัลลดลงอย่างมาก เพื่อจัดการกับความท้าทายนี้ นักวิจัยระบุว่า TaC เป็นวัสดุเคลือบที่มีแนวโน้มสูง เนื่องจากมีจุดหลอมเหลวสูง (~3880 องศา ) การนำความร้อนสูง (22 W/m·K) และความต้านทานการกัดกร่อน
ก่อนปี 2010 การเคลือบ TaC ไม่ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเติบโตของผลึก SiC เนื่องจากความท้าทายในกระบวนการผลิตและการแตกร้าวที่เกิดจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ไม่ตรงกันระหว่าง TaC และซับสเตรตกราไฟท์ ด้วยการวิจัยอย่างเข้มข้นเกี่ยวกับวิธีการเตรียมการเคลือบ-โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังปี 2010-นักวิจัยประสบความสำเร็จในการวางการเคลือบ TaC คุณภาพสูง{11}}บนพื้นผิวกราไฟต์โดยใช้วิธีสะสมไอสารเคมี (CVD) และวิธีปฏิกิริยาเกลือหลอมเหลว ตั้งแต่ปี 2020 การเคลือบ TaC ได้เข้าสู่การใช้งานทางอุตสาหกรรม เนื่องจากความสามารถในการยับยั้งการเกิดออกซิเดชันของกราไฟท์ในสภาพแวดล้อม PVT ได้อย่างมาก การเคลือบ TaC จึงยืดอายุการใช้งานของถ้วยใส่ตัวอย่างได้มากกว่าสามเท่าของถ้วยใส่ตัวอย่างกราไฟท์ที่ไม่เคลือบผิว การทดลองแสดงให้เห็นว่าหลังจากใช้งานต่อเนื่อง 500 ชั่วโมงที่ 2200 องศา ถ้วยใส่ตัวอย่างกราไฟท์ที่เคลือบด้วย TaC- จะแสดงเพียงหลุมการกัดกร่อนระดับไมครอนบนพื้นผิว ในขณะที่กราไฟท์ที่ไม่เคลือบผิวจะถูกทำให้เป็นคาร์บอนอย่างรุนแรง
วิธีการหลักในการเตรียมการเคลือบ TaC ได้แก่ปฏิกิริยาใน-แหล่งกำเนิด การเผาสารละลาย การพ่นพลาสมา และการสะสมไอสารเคมี
วิธีปฏิกิริยาในแหล่งกำเนิด-: ใช้ผงแทนทาลัมโลหะและวัสดุคาร์บอนเป็นวัตถุดิบ ผ่านปฏิกิริยาโซลิด- แทนทาลัมและคาร์บอนรวมกันโดยตรงบนพื้นผิววัสดุคาร์บอนเพื่อสร้างสารเคลือบ TaC
วิธีการเผาสารละลาย: ผงเคลือบจะถูกผสมอย่างสม่ำเสมอกับตัวทำละลายและสารเติมแต่งเพื่อสร้างสารละลายแขวนลอยที่มีความเสถียร ซึ่งจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของสารตั้งต้นอย่างสม่ำเสมอ แห้ง จากนั้นเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างการเคลือบ TaC วิธีนี้ทำให้ได้การเคลือบ TaC ที่หนาแน่น-ไม่มีรอยแตกร้าว โดยมีขนาดเกรน 10–50 μm และความหนาของการเคลือบประมาณ 100 μm การเจริญเติบโตของเมล็ดข้าวไม่แสดงการวางแนวที่ต้องการ หลีกเลี่ยงการก่อตัวของรอยแตกที่ทะลุทะลวง
วิธีการพ่นด้วยพลาสมา: วัสดุเคลือบจะถูกละลายที่อุณหภูมิสูง ทำให้เกิดเป็นหยดเล็กๆ หรืออนุภาคที่มีอุณหภูมิสูง-ด้วยเครื่องพ่นความเร็วสูง- และพ่นลงบนพื้นผิววัสดุพิมพ์ที่เตรียมไว้แล้วเพื่อสร้างสารเคลือบ
การสะสมไอสารเคมี (CVD): กลไกหลักเกี่ยวข้องกับขั้นตอนเคมีกายภาพหลายขั้นตอน-ไพโรไลซิสของสารตั้งต้น แก๊ส-การแพร่กระจายของเฟส ปฏิกิริยาระหว่างผิว และการสะสมของพื้นผิว-ภายในห้องปฏิกิริยาที่มีอุณหภูมิสูง- ซึ่งท้ายที่สุดจะก่อให้เกิดชั้นเคลือบฟังก์ชันหนาแน่นบนพื้นผิวของสารตั้งต้น