ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процессы, зависящие от диффузии из "Физические методы анализа следов элементов" Процессы диффузии атомов в твердых телах могут зависеть от присутствия следов примесей. Очевидно, исследование диффузии атомов примеси, находящихся в междоузлиях и кристаллической решетке, является специальной аналитической проблемой, часто связанной с низкими концентрациями примесей. Менее очевидно, что примеси могут также влиять на процессы. диффузии. [c.42] Многие важные диффузионные процессы в твердых телах протекают по механизму вакансий, при котором диффузионное неремещение атома возможно только тогда, когда имеется вакансия в смежном участке кристаллической решетки. Очевидно, скорость диффузии в таких случаях зависит от числа вакансий в кристалле. Эти вакансии образуются двумя путями 1) за счет тепловых нарушений в решетке любого реального кристалла, причем при данной температуре образуется равновесное число вакансий, зависящее от увеличения энтропии при образовании вакансий и энергии, необходимой для разрыва химических связей 2) за счет присутствия посторонних примесей, которые в кристаллической решетке соединения могут образовывать вакансии, чтобы предотвратить нарушение равновесия. Так, если d + добавляют (с 2С1 ) к Na l, появляется катионная вакансия. Само-диффузия Na+ в таком кристалле зависит от числа катионных вакансий, поэтому присутствие d + повышает скорость самодиффузии Na+ и, следовательно, возрастает электропроводность кристалла, которая в случае Na l определяется движением ионов. Множество аналогичных случаев встречается при изучении диффузии в твердых телах ясно, что, когда концентрация примесей, образующих вакансии таким способом, становится по крайней мере сравнимой с числом вакансий, возникающих при тепловых нарушениях решетки, влияние нримесей будет важным или доминирующим в процессе диффузии. Типичные концентрации вакансий, возникающих за счет тепловых нарушений (при температурах, используемых в диффузионных процессах), могут быть порядка 10 % или менее. [c.42] При снекании, которое зависит от диффузии в объеме твердого тела, концентрация вакансий очень важна. Как отмечено выше, на эту концентрацию могут влиять следы примесей в твердом веществе. Так, при изучении снекания ZnO было найдено, что скорость спекания зависит от качества окиси, т. е. от содержания примесей изучение спекания MgO также показало, что концентрация вакансий и в этом случае определяется наличием примесей [28]. [c.42] Процессы распада пересыщенных твердых растворов и образования повой фазы зависят от диффузии на расстояния значительно больше параметров решетки, поэтому высказанные выше заключения о роли примесей можно использовать и в этом случае. Следует также рассмотреть вопрос об образовании зародышей в таком процессе, поскольку для его осуществления необходимо предварительное образование соответствующих зародышей однако слишком мало еще известно о характере зародышей. [c.42] Для изучения химических реакций в твердых телах были проведены химические исследования на высокочистых полупроводниковых материалах [1]. Движения атомов в полупроводниках важны не только в связи с технологическим использованием методов диффузии для образования контактов в полупроводниковых устройствах, но также и потому, что чистые и почти совершенные полупроводниковые кристаллы являются особенно хорошей средой для изучения взаимодействия примесей и зависящих от диффузии реакций в твердой фазе. При изучении химических взаимодействий между примесями было показано, что можно использовать германий и кремний в качестве среды для наблюдения в очень разбавленных твердых растворах разнообразных химических явлений, обычно связанных с водными или другими жидкими растворами. Аналогия с водными растворами хорошая, так как и полупроводник, и вода при обычных температурах являются слабо ионизованными средами, причем при ионизации электроны и дырки образуются в полупроводнике так же, как водородные и гидроксильные ионы в воде. Электронно-дырочное равновесие и закон действия масс можно непосредственно применить к таким проблемам, как растворимость примеси, находящейся в равновесии с внешней фазой, ионизация примеси и распределение ее между различными местами кристаллической решетки соединения, таким же способом, который обычно используют для расчетов кислотно-щелочного равновесия, действия общего иона и т, д. Образование ионных нар в полупроводниках было детально и количественно изучено твердое вещество является отличной средой для проведения таких исследований вследствие его чистоты, отсутствия осложнений, вызываемых, например, эффектом гидратации и возможностью легко и независимо варьировать концентрации взаимодействующих ионов. [c.44] Вернуться к основной статье