Примеси замещения

Положение атомов примеси в кристалле может быть различным. В одних случаях такой атом (или ион) заменяет в одном из узлов решетки атом (или ион) основного вещества примеси замещения)-, в других — атомы (или ионы) примеси размещаются между,узлами решетки примеси внедрения). К примесям причисляют также атомы или ионы одного из элементов, содержащихся в данном соединении, при избыточном содержании их по сравнению со стехиометрическим составом. Следует заметить, что энергия, необходимая для отделения электрона от атомов примесей в кристалле (в среде с высокой диэлектрической постоянной), нередко бывает в десятки раз меньше, чем потенциал ионизации этих атомов в свободном состоянии. Для характеристики полупроводников пользуются также величиной Е — работой выхода электрона (см. 50). [c.147]

На рис. 18 показано влияние размера зерна на положение порога хрупкости №, Мо и У [23], на рис. 19 — влияние примесей внедрения на порог хладноломкости V [24], МЬ [25] и Мо [26], а на рис. 20 -влияние примесей замещения на порог хладноломкости V [24]. [c.29]

Другого характера дефекты возникают в результате размещения посторонних атомов (или. ионов) примеси или в узлах решетки, где они заменяют атом (или ион) основного вещества (примеси замещения), или в промежутках между ними (примеси внедрения). [c.143]

Рассмотрим примеры влияния на проводимость германия и кремния примесей замещения. Если в кристаллическую решетку их ввести атом сурьмы или другого элемента V группы, то он, став на место атома германия (или кремния) в узле решетки, образует валентные связи с четырьмя соседними атомами германия, расположенными по вершинам окружающего его тетраэдра. Так как у элементов V группы во внешней оболочке 5 валентных электронов, то один из них будет избыточным и не примет участие в образовании связей. Такой электрон оказывается слабо связанным со своим атомом в кристалле чтобы его отделить от атома и перевести в междоузлие, нужно затратить мало энергии. В зонной модели это значит, что для перевода такого электрона в зону проводимости необходимо затратить гораздо меньше энергии, чем для перевода электрона с потолка валентной зоны до нижнего края зоны проводимости А . Значит, уровни, на которых будут находиться такие электроны, должны располагаться в запрещенной зоне вблизи от дна зоны проводимости (на уровне на рис. 73,6). [c.239]

Рис. 20. Влияние примесей замещения на температуру перехода ванадия из пластичного в хрупкое состояние [241

Наиболее распространенными примесями замещения в сталях являются хром, марганец, кремний, никель и молибден. Реже встречаются ванадий, алюминий, титан и кобальт. Кратко сформулируем основные выводы о влиянии этих элементов на охрупчивание под воздействием среды, а затем перейдем к более детальному обсуждению. [c.53]

Влияние титана неоднозначно и зависит, по-видимому, от конкретной микроструктуры сплава. В мартенситно-стареющих сталях титан входит в состав интерметаллида N 3X1. В этих сталях, поведение которых при закалке отличается от поведения большинства других сталей, рассматриваемых в данном разделе, титан усиливает водородное охрупчивание [27, 28], даже если принять во внимание вероятное изменение предела текучести с повышением его содержания. В то же время в прочих ферритных и мартенситных сталях при широких изменениях концентрации титана, уровня прочности и микроструктуры наблюдалось, как правило, существенное повышение стойкости в средах, содержащих как Н2, так и НаЗ [10, 19, 20, 28, 29]. Положительное влияние титана при этом объясняли его способностью ограничивать количество остаточного аустенита, что снижает и опасность последующего образования мартенсита [28, 30]. Однако, как показывают недавние результаты, главная роль титана, если он присутствует в виде примеси замещения или в форме мелкодисперсного равномерно распределенного карбида, заключается в том, что он действует как преимуществен- [c.55]

Для изучения возможных эффектов атомного упорядочения в 2Н — ТР (AIN)J,(Si )l в [86] проводились квантовохимические расчеты (зонный метод сильной связи) легированных систем — бинарных кристаллов 2Я-АШ и 81С, содержащих изолированные примеси замещения — атомы 81, С и А1, М, соответственно. [c.57]

Перейдем к рассмотрению локальных колебаний у точечного дефекта, который создается примесью замещения, когда место атома основного элемента занято чужим атомом. Такого же типа дефект создает вакансия в узле. При наличии этого дефекта меняются как масса соответствующего узла, так и постоянные упругой связи этого узла с соседними. Поэтому уравнение (12.8) должно быть заменено более общим (дефект расположен в узле п = 0) [c.207]

Как и в случае дефекта-изотопа, возмущение, вносимое примесью замещения, характеризуется в простейшей модели только одним параметром (например, величиной 1) . Однако возмущение захватывает кроме узла локализации примеси еще шесть ближайших кристаллических узлов. [c.208]

В общем случае матрица U учитывает не только изменение элементов силовой матрицы, но и замену массы в узле при наличии изотопической примеси замещения. В случае дефекта-изотопа, расположенного в узле Hi простой решетки, имеем [c.212]

Большинство синтетических алмазов содержит азот в виде атомарной примеси замещения. Концентрация парамагнитного азота в них может изменяться в широких пределах примерно от 101 до 10- см . [c.104]

Если примесный атом занимает позицию, в которой до этого находился атом кристалла, то говорят о примеси замещения. Примесный атом может также разместиться между атомами, находящимися в узлах решетки, и тогда говорят о примеси внедрения (междоузельные атомы). Если атомы в той или иной области кристалла смещены из своего идеального положения, говорят, что кристалл деформирован. Деформацию могут вызвать химические дефекты, когда посторонний атом не точно соответствует решетке и смещения частично снимаются деформацией, связанной с такими дефектами. Напряжение и термическая обработка часто вносят деформацию в кристалл. [c.25]

Обширную область составили исследования ионов многих переходных и редкоземельных металлов как примесей замещения в матрицах различного типа. Можно легко обнаружить ионы Сг +, Мп2+, ЕеЗ+ в монокристаллах большого числа соединений. Поскольку в этих системах возникает ряд осложнений, природа которых еще не обсуждалась, даже простейшее их рассмотрение будет проведено в гл. 11 и 12. [c.199]

Диффузия примесей замещения в металлах [c.4]

Предположение о синусоидальной форме изменения потенциальной энергии диффундирующего атома носит общий характер, поэтому соотношение (4. 46) может быть применено не только к диффузии примесей внедрения, но и при самодиффузии и диффузии примесей замещения. [c.84]

Примеси замещения заменяют частицы основного вещества в узлах решетки. Они внедряются в решетку тем легче, чем ближе атомные (ионные) радиусы примесного и основного вещества. Примеси внедрения занимают междуузлия и притом тем легче, чем больше объем пространства между атомами. Так, в плотно упакованных ГЦК-металлах меньшие по размерам примесные атомы В, С, 31, К, О внедряются в тетраэдрические или октаэдрические междуузлия или же вытесняют из узла атом и образуют с ним пару типа гантели, ориентированную вдоль <100>. В полупроводниковых кристаллах ео структурой типа алмаза или сфалерита атомы примеси легко внедряются в четыре незанятые тетраэдрические пустоты (см. рис. 102, 140 и цветной [c.309]

При изучении влияния примесей на электрофизические свойства следует учитывать, как обычно, валентность атомов примесей, их ковалентные радиусы и характер расположения в решетке (примеси замещения и примеси внедрения). [c.454]

В основном примеси замещения [c.189]

Индукция ва>лент-ности Примеси замещения [c.189]

Можно надеяться, что мы придем к лучшему пониманию характера и параметров волновых функций электронов редкоземельных элементов, определяющих природу сверхтонких структур в изучаемых веществах, а также природы обменного взаимодействия в магнитно-упорядоченных материалах. В последнем вопросе точные измерения сверхтонкой структуры спектров сплавов и соединений с примесями замещения позволят нам детально определить вклады в обменное взаимодействие различных ближайших соседей, как это было успешно продемонстрировано на соединениях железа. Такие эксперименты могут стать решающей проверкой различных моделей суперобменного взаимодействия. Более подробное изучение квадрупольного взаимодействия приведет к более полному пониманию и лучшей систематизации различных экранирующих факторов. Огромные возможности для дальнейших исследований предоставляет нам область изучения изомерных сдвигов, где нужна более широкая систематизация. Прогресс в этом направлении должен сочетаться с глубоким пониманием интересующих нас проблем ядерной физики. Особенно перспективным, как мы полагаем, должно быть изучение изомерных сдвигов у-лучей при переходах внутри одного семейства вращательных уровней. И наконец, из настоящего обзора должно быть ясно, что работы по релаксационным явлениям в парамагнитных соединениях редкоземельных элементов только начинаются и обещают быть очень интересными во многих аспектах. [c.394]

Исследовались термически активированные перераспределения атомов углерода в бинарных сплавах со свободной поверхностью. Установлено условие поверхностной сегрега1ши атомов углерода. Выявлена возможность проявления экстремальности в зависимости концентрации углерода в междоузлиях определенного типа от времени. Установлена возможность значительного влияния примеси замещения в металле на растворимость углерода. Рассчитано время релаксации процесса перераспределения атомов углерода. [c.141]

В заключение укажем, что для специального легирования яолупроводниковых кристаллов применяются обычно элементы, атомы которых образуют примеси замещения. Так в кремний и германий р-типа вводят атомы бора, индия или галлия, а кремний и германий п-типа получают за счет легирования кристаллов примесью фосфора, сурьмы или мышьяка. [c.130]

Если вводить в кристаллическую решетку германия (кремния) атом галлия или другого элемента 11IA подгруппы, то у атома замещающей примеси не хватит одного электрона для осуществления четырех нормальных связей с соседними атомами германия. Одна из связей будет незаполненной (одноэлектронной), но атом галлия и смежный с ним атом германия будут электронейтральными. Однако при небольшом возбуждении электрон из какой-либо нормальной соседней связи между атомами германия может перейти в место незаполненной связи. Тогда у атома галлия появится отрицательный заряд, а где-то вблизи возникнет дырка (рис. 74). Таким легированием германия (кремния) элементами IIIA подгруппы можно повышать концентрацию дырок, которые станут основными носителями подвижных зарядов, а электроны — неосновными. Так как энергия возникновения дырки вблизи акцепторной примеси Д а тоже порядка сотых долей электрон-вольта, то появление галлия в решетке германия как примеси замещения, по-видимому, приводит к появлению локального уровня Ец вблизи верхнего края валентной зоны (рис. 74,6). Уже при невысокой температуре электроны из валентной зоны переходят на этот акцепторный уровень оставляя дырку в валентной зоне. Полупроводники с избытком дырок (с акцепторными примесями) называются дырочными или р-типа полупроводниками (от лат. positive — положительный). [c.240]

Рубиновый лазер. Источником когерентного излучения (рабочим телом) здесь является кристалл розового рубина (окись алюминия А1аОз — корунд), содержащего в качестве примеси замещения трехвалентные парамагнитные ионы хрома Сг + (0,050%). У трехвалентного иона хрома, энергетическая схема которого [c.522]

Примеси замещения, по-видимому, приводит к появлению локального уровня вблизи верхнего края валентной зоны (рис. 74, б). Уже при невысокой температуре электроны из валентной зоны переходят на этот акцепторный уровень Еа, оставляя дырку в валентной зоне. Полупроводники с избытком дырок (с акцепторными примесями) называются дырочными или р-типа полупроводниками (от лат. positive — положительный). [c.299]

Установлено, что при введении примесей замещения (81 А1, С К) в соседние узлы в спектре возникают примесные 81, С-уровни вблизи нижнего края ЗЩ нитрида. Резко отличным становится спектр примесных состояний для антисайтов (81 —> Ы, С А1). Уровни дефектов концентрируются в области ЗЩ кристалла и приводят к драматическим изменениям диэлектрических свойств матрицы. Анализ энергетического состояния систем показал (табл. 2.6), что при замещении 81 —> А1, С —> N наиболее химически стабильной будет система с кластером примесных элементов, где образуются прочные межатомные связи 81—С. Менее выгодно изолированное положение дефектов. [c.57]

Сходная идеология использована [15] при анализе эффектов внедрения в нитрид кремния /-элементов, часто используемых в качестве легирующих добавок в р-сиалонах. Рассмотрено возмущающее действие изолированных примесей замещения — серии Зс1-элементов — на параметры локальных связей в р-нитриде. ЗС М—возрастает с ростом номера /-алемента по группе (в пределах О—0,1 е на связь М—М). Общая величина ЗС определяется двумя противоположными эффектами — антисвязывающим характером взаимодействий остовных состояний металла с 25,2р-орбита-лями азота и образованием связьшающих МЗй —М25,2р-состояний. [c.98]

В ионном кристалле особыми электрическими свойствами обладают не только вакансии, но и примеси, в частности, заряженные примеси замещения. Их роль чаще всего играют двухвалентные ионы металлов, замещающие катионы кристаллической решетки Такой точечный дефект, естественно, также обладает избыточной кулоновской энергией, а потому ему выгодно объединиться с отрицательно заряженной катионной вакансией. Нетрудно понять, что по своим электрическим свойствам пара примесь-вакансия мало отличается от рассмотренной выше бивакансии. Однако локальная деформация кристалла, а также возможные ориентации диполя в кристаллической решетке иные, чем у бивакансии. Последнее следует хотя бы из того обстоятельства, что оба дефекта (заряженная примесь и вакансия) располагаются в одной и той же ионной подрешетке. [c.181]

Вакансионный механизм часто реализует ди( )фузию примеси замещения в кристалле. Если примесь и вакансия оказываются рядом, то они могут обменяться местами по схеме рис. 66. Примесь ди( )фун-дирует по кристаллу в результате обменов местами с различными вакансиями, которые время от времени оказываются вблизи нее. Этот механизм должен быть особенно существенным и лимитирующим процесс дис зфузии примеси в том случае, когда атом примеси значительно больше атома кристалла-матрицы и становится совершенно маловероятным прямой обмен местами примеси и регулярного атома. [c.198]

Емкость и чувствительность термо-электрических схем исследованы в [33], причем один элемент состоял из чистейшего пиролитического графита (ПГ), а другой — из пиролитического графита с примесью бора (ПГБ). Известно, что атомы бсра могут быть примесью замещения в графитовой решетке и действовать как акцепторы. Был сделан вывод, что термопара ПГБ/ПГ при работе ниже 2000° (в отсутствие химических воздействий) имеет важные преимущества перед существующими высокотемпературными схемами. Емкость в этом случае больше, чем при использовании большинства других термопар, например вдвое больше, чем для термопары вольфрам/вольфрам-рений. Была выбрана система ПГ с 0,7% ПГБ, так как емкость ее почти линейно возрастает с температурой, причем при 2000° достигается объемная емкость 75 мв. Эта термопара имеет также высокую чувствительность 50 млв1град при 1000°. Стабильность значения емкости достигается отжигом обоих термоэлементов при 2900° перед прогревом самой термопары ПГБ/ПГ. [c.334]

Ядерные, электрофизические, оптические, механические свойства материалов определяются не только их индивидуальными особенностями, но и уровнем чистоты. Особо чистые вещества чаще всего служат сырьем для монокристаллических элементов или пленок. Располагаясь в узлах (примеси замещения) или межузлиях (примеси внедрения), а также на структурных дефектах, посторонние микрокомпоненты почти всегда вызывают деформацию кристаллической решетки. Если в ионном кристалле заряд примесного иона отличается по значению от заряда замещаемого им иона основы, то электронейтральность решетки обеспечивается появлением определенного числа катионных или анионных вакансий. Малоизоморфные и механические примеси, накапливаясь в расплаве перед фронтом кристаллизации, создают условия для возникновения концентрационного переохлаждения [7, с. 74], что приводит к появлению ячеистых и дендритных структур и нарушает совершенство монокристалла. Вместе с тем, небольшие относительные содержания некоторых примесей могут способствовать устранению микродефектов и упрочнению монокристаллов вследствие упругого взаимодействия примесных ионов с дислокациями-.тганейными дефектами кристаллической решетки, вдоль которых нарушено характерное для кристалла правильное расположение атомных плоскостей. [c.9]

В табл, 163 приведены результаты расчета значений О и АН для диффузии примесей в некоторых металлах объемноцентрированной решеткой. Для многих приведенных металлов, рассчитанные и экспериментальные значения коэффициента диффузии при температуре 0,6 Гпл (где Тпл — температура плавления металла — основы) удовлетворительно согласуются. Выбор температуры 0,6 Гпл обусловлен тем, что при этой температуре вклад в общий поток диффузии примесей замещения становится относительно наибольший. Поэтому экспериментально определенные значения О в области температур выше 0,6 Гпл в основном обусловлены диффузией по объему кристалла, что не учитывается в расчетном методе. Соответствующие экспериментальные значения энергий активации диффузии по этой же причине ниже расчетных, учитывающих диффузионные переходы только по моновакансиям. [c.85]

Л —атом примеси замещения, В —вакансия. С — атом в мешдуузлии, О — атом примеси внедрения, В — дивакансия. [c.309]

Совершенство кристалла можно также исследовать путем сравнения плотности материала, определенной рентгеновскими методами, что дает идеальную плотность структуры, с плотностью, найденной пикнометрически, т. е. измерением объема и веса образца. Разность между этими плотностями служит мерой плотности вакансий и концентрации примесей замещения и внедрения. Неопределенность в атомных весах и числе Авогадро [c.39]

На рис. 5.4 показано положение атома донорной (Те) и акцепторной (2п) примесей в кристаллической решетке антимонида индия (1п5Ь). Примеси элементов И, IV, VI групп обычно оказываются примесями замещения. [c.250]

Что касается химической природы кластеров, то в настоящее время можно лишь утверждать, что ни одно из известных соединений в бинарных системах Fe—Sb и Fe—In не обладает отмеченными свойствами. Нельзя исключить полностью возможность образования какого-либо соединения в тройной системе Fe—Sb—In, обладающего магнитным порядком. Более правдоподобным, однако, представляется модель молекулярного кластера, образованного совокупностью ячеек кристаллохимической решетки InSb, содержащих атомы железа в качестве примеси замещения при наличии обменного магнитного взаимодействия между ними. В этом случае возможна ситуация, как это вытекает, например, из формулы Ван-Флека [6] [c.160]

Как показал ряд исследований, в ОЦК металлах, легированных примесью замещения, кроме известного ника Сноека, появляется второй, расположенный на его высокотемпературной стороне [62—66]. От температурного положения этого максимума зависит или появление двух дискретных максимумов [65], или, если они мало различаются по температуре, сложение их в один широкий пик [63, 66 и др.]. Это осложняет количественное определение примеси внедрения, так как задача опять сводится к разделению широкого пика па два, если они накладываются друг на друга. [c.90]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология