Легирующие примеси

Наклеп (холодная деформация трубы или сварного шва аустенитной стали) оказывает чрезвычайно сильное ускоряющее действие на образование а-фазы, если она выдерживается в диапазоне температур 650—875"С. В сварном шве сигма-фаза выпадает преимущественно по границам столбчатых кристаллов, а в деформированных швах и внутри кристаллов— по линиям (плоскостям) сдвига между ними. В результате появления а-фазы прилегающие к ней участки аустенита содержат относительно меньшее количество хрома, кремния и других легирующих примесей. Вследствие этого в менее легированных участках аустенита растворимость углерода повышается и сигма-фаза не обнаруживается. [c.157]

В применяемых на практике образцах германия и кремния физическая концентрация легирующей примеси имеет порядок величины в 10 —10 атомов в 1 см , что соответствует термодинамической концентрации в 10" —10" . Отсюда следует, что концентрация основных носителей не будет зависеть от температуры до тех пор, пока собственная концентрация п, (или С ) не станет соизмерима с величиной в 10 носителей в 1 слг (или С 10 ). Исходя из этого условия и из формул (69) или (71), можно рассчитать верхний температурный предел, вплоть до которого концентрация основных носителей сохраняет практически постоянную величину [c.133]

На рис. 33 изображена зависимость удельного сопротивления Q=- j от концентрации легирующих примесей в германии п- и р-типов. [c.135]

Примесное поглощение. За счет энергии падающего на кристалл света происходит также возбуждение примесных атомов. Для определения минимальной частоты, начиная с которой происходит такое возбуждение, в формулу (125) вместо ширины запрещенной зоны следует подставить значение энергии активации данной примеси. При этом очевидно, что примесное поглощение происходит при более низких частотах, чем собственное. Ясно также, что в результате возбуждения примесных атомов образуются не два носителя заряда, как это было при собственном поглощении, а один носитель и один ионизованный атом примеси. Заметим, что поскольку при обычных температурах легирующие примеси в большинстве полупроводниковых материалов практически полностью ионизованы, то поглощение света этими примесями возможно только при очень низкой температуре. Поэтому при обычных температурах примесное поглощение происходит в основном за счет ионизации ловушек, лежащих в средней части запрещенной зоны. Такая ионизация может привести к резкому изменению коэффициента рекомбинации [так как она определяет величины С и С" из уравнений (110) и (111)1. Это явление часто наблюдается на практике, причем освещение полупроводника, в котором имеются уровни прилипания, приводит к существенному уменьшению скорости процесса генерации—рекомбинации. [c.151]

Величины Сз и С1 в последней формуле определяются концентрацией легирующих примесей и температурой и изменяются в пре- [c.172]

Химические связи между поверхностными атомами ие являются равнозначными. Часть этих связей, направленная в глубь кристалла, имеет примерно такие же геометрические (угол, длина) и физические (энергия) свойства, что и в объеме связи же, направленные в сторону внешней среды, либо двойные и расположены под другим углом, либо вообще разорваны . Высвобождение валентных электронов и перевод их в зону проводимости требует в данном случае различной затраты энергии в зависимости от того, какая связь поверхностного атома будет при этом разрушаться. Согласно зонной теории сказанное означает, что электроны могут поступать в зону проводимости данного кристалла как из валентной зоны, так и с более высоких уровней, соответствующих разрыву менее прочной поверхностной связи. Вспоминая, что точно такие же уровни в объеме кристалла могут быть получены путем введения легирующих примесей, мы приходим к выводу, что совершенно чистая поверхность кристалла обладает примерно такими же электрическими свойствами, как объем примесного полупроводника. [c.205]

Еще в тридцатых годах советский ученый И. Е. Тамм провел квантовомеханический анализ этого вопроса и пришел к выводу о существовании на чистой поверхности кристалла дополнительных, по отношению к объему энергетических состояний, которые получили название уровней Тамма. Присутствие таких состояний на чистой поверхности германия и кремния, полученной путем разлома кристаллов в очень глубоком вакууме, в настоящее время доказано экспериментально. Плотность этих состояний гораздо выше концентрации легирующих примесей в объеме кристалла и приблизительно равна концентрации поверхностных атомов. [c.205]

Методы получения эпитаксиальных пленок. Требования, которые предъявляются полупроводниковой техникой к эпитаксиальным структурам, касаются основных параметров пленок 1) концентрации остаточных неконтролируемых примесей, присутствующих во время роста пленки в газовой фазе 2) концентрации легирующей примеси, [c.140]

Кинетика и механизм диффузионных процессов представляют огромный интерес для полупроводниковой электроники, техники квантовых оптических генераторов, процессов изготовления микроминиатюрных устройств, твердых и пленочных схем. Изготовление активных элементов полупроводниковых схем и р—/г-переходов (см. гл. IX) основано на диффузии легирующих примесей в полупроводниковый монокристалл из газа или расплава. Этот процесс сводится к налета-нию молекул (атомов) из газовой фазы и к диффузии их внутрь кристалла. Второй процесс медленнее первого. А так как диффузия примесей протекает по уравнениям первого порядка, то весь процесс псевдо-мономолекулярный. Таков же характер процесса травления полупроводника, если диффузионная стадия самая медленная. В этих случаях особую роль играет закон анизотропии кристаллов (см. гл. IV), так как диффузия в кристаллах идет с разной скоростью в разных направлениях. Скорость роста кристаллов, скорость окисления кислородом, скорость травления зависят от того, какая грань подвергается воздействию. Например, доказано 178], что различные грани кристаллов вольфрама обладают разной активностью по отношению [c.49]

Важными примесями внедрения в стали являются углерод и азот, причем их влияние, как правило, оказывается предсказуемым [20]. В исчерпывающих исследованиях роли легирующих примесей в охрупчивании высокопрочных сталей 21-23 было установлено, что возрастание содержания углерода от 0,15 до 0,55% в стали 4340 существенно уменьшает значение Кгк , но только в условиях разомкнутой цепи. При катодной и анодной поляризации влияния содержания углерода на К кр не обнаружено [22]. Данные для разомкнутой цепи представлены на рис. 6. Следует отметить не совсем понятное возрастание К кр при концентрации углерода свыше 0,4% [21], Для объяснения такого поведения было высказано предположение, что с возрастанием содержания углерода условия у вершины трещины изменяются от анодных к катодным [15, 23]. Отрицательное влияние углерода (и азота) было обнаружено также в других работах [19, 34, 35], хотя по некоторым данным углерод способен повышать стойкость против КР мартенситно-стареющих сталей, содержащих 18% N1 [13]. [c.57]

Перечисленные выше легирующие примеси образуют, как правило, твердые р-ры замещения и обладают достаточно высокой р-римостью (10 -10 атомов/см ) в широком интервале т-р. Р-римость их носит ретроградный характер, при этом максимум р-римости приходится на температурный интервал 700-900°С в Ое, 1200-1350°С в 81 и 1100-1200°С в ОаАз. Эти примеси являются малоэффективными центрами рекомбинации носителей и сравнительно слабо влияют на величину их времени жизни. [c.61]

Табл 2 -ХАРАКТЕРИСТИКА ВАЖНЕЙШИХ ЛЕГИРУЮЩИХ ПРИМЕСЕЙ в Sl, Ge в Ga As [c.62]

При выращивании кристаллов важную роль играют процессы тепло- и массообмена, протекающие в расплаве. От распределения температуры и концентрации легирующих примесей в жидкой фазе материала, особенно вблизи фронта кристаллизации, зависят электрические и другие свойства полученного монокристаллического материала. [c.19]

Неравномерное распределение температур создает в расплаве неоднородное поле плотностей. В ряде случаев подобное поле плотностей может возникнуть из-за неоднородного распределения легирующих примесей в жидкой фазе. Взаимодействие гравитационных сил с полем плотностей расплава приводит к появлению течения, называемого свободной конвекцией. [c.19]

Основные показатели качества полупроводникового материала зависят от концентрации легирующих примесей в материале. Легирование осуществляется введением в расплав соответствующих, примесей, которые в процессе роста поступают в кристалл. Для получения материала с однородными свойствами необходимо, чтобы процесс поступления примесей в кристалл подчинялся определенным требованиям, реализация которых является важной задачей технологии полупроводниковых материалов. [c.70]

При равномерном распределении примесей на внешней границе диффузионного слоя концентрация примесей на фронте кристаллизации является функцией физических параметров среды (вязкость расплавленного германия, коэффициент диффузии легирующих примесей в расплаве), а также параметров процессов вытягивания (скорость кристаллизации, угловая скорость вращения кристалла и тигля). [c.79]

Расположение координатных осей показано на рис. 28. Граничные условия сохраняются теми же, что и для плоского фронта кристаллизации при равномерном распределении легирующих примесей на внешней границе диффузионного пограничного слоя. [c.80]

Как отмечалось выше, величина критерия Шмидта для подавляющего большинства легирующих примесей [c.80]

Если пренебречь в разложении (111.52) членами порядка да и выше, то можно вычислить концентрацию легирующих примесей на новерхности фронта кристаллизации [c.82]

В монокристаллах полупроводников, получаемых по способу Чохральского, легирующие примеси распределяются по радиусу кристалла, как правило, неравномерно. Причиной возникновения такой неравномерности являются, с одной стороны, зависимость равновесного коэффициента распределения от направления роста граней кристалла, а с другой — неодинаковые условия транспортировки примесей к различным участкам поверхности кристаллизации. [c.83]

Как показывает анализ выражений (111.78) и (111.79), в предельном случае, когда скорость вращения кристалла так велика, что величиной у можно пренебречь, неравномерность в распределении легирующих примесей на внешней границе диффузионного пограничного слоя, заданная степенным рядом (111.62), сглаживается на поверхности раздела фаз, однако полностью не устраняется. Это следует из того, что при 7 = 0 каждый член разложения (111.78) отличается от аналогичного ему чле- [c.87]

При сварке стали 25-20 а-фаза может образоваться и в процессе охлаждения даже однопроходного шва, если он содержит повышенное количество легирующих примесей (4— 5% З и Мо) или концентрация хрома в нем достигает 28— 30%. В аустенитно-ферритных швах а-фаза появляется непосредственно в феррите, чего обычно не бывает в аустените. [c.158]

В последние десятилетия значение элементов VA-группы, особенно мышьяка и сурьмы, сильно возросло в связи с развитием полупроводниковой техники. Мышьяк и сурьма являются не только типичными легирующими примесями, сообщающими кремнию и германию проводимость п-типа, но и одними из наиболее важных полупроводникобразующих элементов. Особенно широкое применение получили полупроводниковые соединения группы АШ BV. [c.299]

В маркировке полупроводниковых материалов обозначают не только тип легирующей примеси, но и те свойства, которые наиболее важны для практического применения, а иногда и способ получения. Например, марка BKЭФ-10 ,2 характеризует кремний (К), полученный бестигельной зонной плавкой (Б), электронного типа проводимости (Э), легированный фосфором (Ф) с удельным сопротивлением 10 Ом См и временем жизни неосновных носителей 0,2 мкс арсенид галлия АГДЦЗ,5-17 — дырочного типа (Д), легирован цинком (Ц) с концентрацией дырок 3,5-10 . Фосфид галлия, применяемый для фотодиодов, маркируется, например, так ФГЭТК-К/ЗО [Э—электронного типа, ТК — легирован теллуром, кислородом, К — красное свечение р—п-перехода, 30 — яркость свечения, кд/м (нит)1. [c.56]

Существенным преимуществом данного процесса является сравнительно низкая температура подложки. При этой температуре скорость диффузии примесей ничтожно мала, что позволяет получать резкие р —п-переходы на границе подложка—пленка. Кроме того, к потоку чистого кремния или германия можно добавлять в процессе рооа легирующие примеси обоих типов, обеспечивая любую необходимую [c.141]

Методами физико-химического анализа установлено, что в системах элементов главных подгрупп третьей и пятой групп обнаруживаются химические соединения состава А" В (например, AlSb, GaAs, InSb и др.), являющиеся полупроводниками большого значения. Важную роль сыграл физико-химический анализ таких полупроводников, как германий и кремний с очень малым количеством легирующих примесей (см. рис. 52). Физико-химический анализ играет большую роль в металловедении, в синтезе интерметаллических и полупроводниковых соединений, в теории образования фаз переменного состава, в галургии и в других специальных областях физической химии. Громадную роль в создании и развитии физико-химического анализа сыграли работы Д. И. Менделеева, Д. П. Коновалова, Н. С. Курнако- [c.38]

Атомы кремния и германия выделяются из тетрахлоридов под действием водорода в потоке газов (газотранспортные реакции) и обычно осаждаются эпитаксиально на горячих подложках. Легирующие примеси вводят, добавляя летучие вещества в тетрахлорид или в систему газообразных веществ в виде отдельного потока, регулируемого игольчатыми вентилями. Этим методом выращивают многослойные монокрис-таллические пленки с контролируемым содержанием и распределением [c.249]

Кинетика и механизм диффузионных процессов представляют огромный интерес для полупроводниковой электроники, техники квантовых оптических генераторов, процессов изготовления микроминиатюрных устройств, твердых и пленочных схем. Изготовление активных элементов, полупроводниковых схем п р— -переходов основано на диффузии легирующих примесей в полупроводниковый монокристалл из газа или расплава. Этот процесс сводится к налетанию молекул (атомов) из газовой фазьг и к диффузии их внутрь кристалла. Второй процесс медленнее первого. А так как диффузия примесей протекает по уравнениям первого порядка, то весь процесс псевдо-мономолекулярный. Таков же характер процесса травления полупроводника, если диффузионная стадия самая медленная. В этих случаях особую роль играет закош анизотропии кристалов, так как диффузия в кристаллах идет с разной скоростью в разных направлениях. Скорость роста кристаллов, скорость окисления кислородом,, скорость травления зависят от того, какая грань подвергается воздействию. Например, доказано, что различные грани кристаллов вольфрама обладают неодинаковой активностью по отношению к кислороду и разной способностью эмитировать электроны при нагревании между этими свойствами наблюдается коррелятивная зависи.мость. Медь быстрее всего окисляется в направлениях, перпендикулярных граням кубических кристаллов. Обнаружено,, что внутреннее строение пленки СигО определенным образом ориентировано по отношению к поверхности кристаллов меди, что называется явлением эпитаксии. [c.61]

Атомы кремния и германия выделяются из тетрахлоридов под действием водорода в потоке газов (газотранспортные реакции) и обычно осаждаются эпитаксиально на горячих подложках. Легирующие примеси вводят, добавляя летучие вещества в тетрахлорид или в систему газообразных веществ в виде отдельного потока, регулируемого игольчатыми вентилями. Этим методом выращивают многослойные монокристаллические пленки с контролируемым содержанием п распределением примесей в слоях. Метод требует очень высокой чистоты и точности обработки поверхности полупроводника, являющегося подложкой. [c.310]

В рамках выполняемой НИР проводятся исследования по получению таких гетероструктур на основе полупроводников А В методами газофазной и жидкофазной эпитаксии. Для случая газофазной эпитаксии с использованием металлорганических соединений проанализировано влияние технологических условий ее проведения на концентрационные профили распределения легирующих примесей в гетероструктурах с квантовыми ямами на основе арсенида галлия и выработаны рекомендации по рационализации технологических режимов, обеспечивающих формирование резких гетерограниц. Исследовано влияние упругих напряжений на сегрегационные явления при формировании гетероструктур на основе (А1)1пОаА8/ОаАз с одиночными и множественными квантовыми ямами, предназначеннь[х для изготовления излучающих и фотоприемных устройств. Предложена расчетная модель для описания наблюдаемых явлений. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными позволяет сделать вывод о существенном вкладе упругой составляющей в суммарную свободную энергию системы в гетороструктурах с докритиче-ской толщиной эпитаксиальных слоев. [c.157]

Химический состав и механические свойства проката из низколегированных сталей должны отвечать требованиям ГОСТ 4543— 61. По этому стандарту все легированные стали делятся на качественные и высококачественные в зависимости от допустимого содержания серы, фосфора, меди и никеля. Ограничения на содержание этих элементов действительны тогда, когда они не вводятся в сталь в качестве легирующих примесей. В конце обозначения марки высококачественной стали ставится буква А, на пример 38ХМЮА. [c.33]

Полупроводниковые кристаллы-активные среды полупроводниковых лазеров. Излучение в них генерируется в результате переходов между энергетич. уровнями зоны проводимости и валентной зоны. Иссюльзуют [юлу-проводники типа А В , А "В , А В . Активные элементы изготовляют из монокристаллов (напр., dS, GaAs, InAs, PbS), содержащих в своем объеме области, для к-рых характерен электронно-дырочный переход (р - и-переход), и из кристаллич. гетероструктур, образованных чередованием кристаллич. слоев, различающихся по хим. составу, но имеющих одинаковый период кристаллич. решетки. Наиб, распространены гетероструктуры, образованные слоями полупроводников типа А "В на основе арсенидов, фосфидов, антимонидов Ga и А1 и их твердых р-ров. Гетероструктуры получают также на основе многокомпонентных (тройных и более) твердых р-ров замещения (напр., Al,Ga, As), в к-рых при изменении состава в широких пределах период решетки не меняется. Полупроводниковые монокристаллы [юлучают из особо чистых исходных в-в кристаллизацией из расплавов (метод Чохральского, горизонтально направленная или зонная кристаллизация в контейнере, бестигельная зонная плавка) и эпитаксиальным выращиванием тонких кристаллич. слоев при кристаллизации из газовой фазы или расплавов твердых р-ров. Необходимые характеристики достигаются введением примесей в расплав или методом ионного внедрения примесных атомов. В качестве легирующих примесей используют, напр., элементы П (Zn, d, Mg акцепторы электронов), IV, VI (Sn, Те, Se, S доноры) групп. Благодаря разнообразию полупроводниковых кристаллов созданы лазеры, излучающие в диапазоне длин волн 0,3-30 мкм, обладающие малой инерционностью ( 10 с) и высоким кпд (до 50%), работающие как в импульсном, так и в непрерывном режиме (мощности 10 Вт при длительности импульса 3 НС и 10 Вт соответственно). Лучевая прочность полупроводниковых Л. м. ограничивает выходную мощность лазеров. [c.566]

Легирование. Для получения П. м. электронного типа проводимости (я-типа) с изменяющейся в широких пределах концентрацией носителей заряда (электронов) обычно используют донорные примеси, образующие мелкие энергетич. уровни в запрещенной зоне вблизи дна зоны проводимости (энергия ионизации < 0,05 эВ). Для П. м. дырочного типа проводимости (р-типа) аналогичная задача решается путем введения акцепторных примесей, образующих мелкие энергетич. уровни в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Такие примеси при комнатной т-ре практически полностью ионизованы, так что их концентрация приблизительно равна концентрации носителей заряда, к-рая связана с подвижностями носителей соотношениями а = ец я для П.м. я-типа и а , = еЦрР для П.м. р-типа (а, и ар-проводимость и подвижности электронов и дырок соответственно). Для Ое и 81 осн. донорными легирующими примесями являются элементы V гр. периодич. системы Р, Аз, 8Ь, а акцепторными-элементы III гр. В, А1, Оа. Для соед. типа А В -соотв. примеси элементов VI гр. (8, 8е, Те), а также 8п, и элементов II гр. (Ве, М , 2п, Сс1). Элементы IV гр. (81, Ое) в зависимости от условий получения кристаллов и эпитаксиальных слоев соед. типа А" В могут проявлять как донотные, так и акцепторные св-ва. В соед. типа А"В и А В поведение вводимых примесей сильно осложняется присутствием собств. точечных структурных дефектов. Необходимые тип и величина проводимости в них обычно достигаются прецизионным регулированием отклонения состава от стехиометрического, обеспечивающего заданную концентрацию определенного типа собств. точечных дефектов структуры в кристаллах. [c.61]

Важнейшими собств. точечными дефектами в Ge и Si являются вакансии и междоузельные атомы, а также разл. рода комплексы, образующиеся в результате взаимодействия этих дефектов между собой или с атомами остаточных и легирующих примесей. В бинарных соед. точечными дефектами м.б. вакансии в любой из подрешеток, междо- [c.63]

Освещены воаросы тепло- и массообмена в процессах получения монокристаллов вытягиванием из расплава. Приведены основные уравнения процесса и их анализ на базе теории подобия. Большое внимание уделено вопросам кинетики расплава. Рассматривается влияние сил поверхностного натяжения на геометрию новерхности раздела фаз и дефекты структуры слитка. Освещены результаты экспериментального и аналитического исследований тепловых полей в монокристаллах. Рассмотрены задачи диффузии легирующих примесей в твердой фазе кристалла. Приведены результаты экспериментальных работ, связанных с выращиванием монокристаллов германия с равномерными свойствами по сечению слитка, получением бездислокационных и с малой плотностью дислокаций монокристаллов. [c.2]

Коэффициент диффузии легирующих примесей в расплавленном германии порядка 10 —10 м 1сек [21]. Кинематическая вязкость расплавленного германия составляет 0,14-10- м 1сек [22]. Критерий Шмидта больше единицы. Это дает основание различать два подкристаллизационных пограничных слоя — гидродинамический и диффузионный причем толщина первого бк больше толщины второго бд. [c.73]

Отклонение конфигурации поверхности раздела фаз от плоской приводит к неравномерностям в распределении легирующих примесей даже в случае, когда концентрация примесей в расплаве сохраняется всюду одинаковой. Этот эффект заключается в повышении концентрации иримесей иа фронте кристаллизации по направлению от оси кристалла к его периферии, которой, [c.82]

Выше было показано, что при равномерном распределении легирующих примесей на внешней границе диффузионного пограничного слоя условия транспортировки примесей к фронту кристаллизации всюду одинаковы по его поверхности. Однако такое распределенпе примесей на внешней границе довольно редко встречается на практике. Чаще бывают случаи, когда это распределение описывается функцией, зависящей от радиуса. Исследуем влияние, которое оказывает неравномерное распределение примесей на внешней границе диффузионного пограничного слоя на их перенос к поверхности кристаллизации. [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология