Монокристалл и диффузия

В этом случае кривая состава образующейся окалины (см. рис. 65) никогда не достигнет координаты, отвечающей составу окисляемого сплава, т. е. величины а. Вследствие этого окисляемый образец сплава будет все время обедняться компонентом Ме и процесс никогда не придет к состоянию стабилизации. Окисление и обеднение образца компонентом Ме происходит до тех пор, пока в окисляемом образце сплава не останется почти один компонент М( и состав окисляемого образца не сравняется по всей его толщине. Эта схема процесса может иметь место только в том случае, если диффузия компонента Ме из глубинных слоев сплава к поверхности или диффузия кислорода в обратном направлении не имеют каких-либо других, более удобных, путей и происходят с одинаковой скоростью по всему сечению окисляемого образца (окисление монокристаллов сплавов или окисление сплавов при равенстве скоростей диффузии реагентов через кристаллы сплава и по границам зерен). [c.98]

Коэффициент диффузии цинка в монокристалле мед при 1320 и 1010 К равен соответственно 1,0-10 2 и 4,0-10 м2/с. Рассчитайте энергию активации диффузии цинка. [c.147]

Германий особой чистоты, пригодный для использования в полупроводниковых приборах, получают специальными методами. Сначала германий подвергают фракционной перекристаллизации, при которой используются различия в растворимости примесей в твердой и жидкой фазах и малая скорость диффузии в твердой фазе. Затем вытягиванием из расплава полученных слитков чистейшего германия изготовляют монокристаллы. В процессе образования монокристаллов в германий вводят строго определенные дозы примесей для придания ему нужного вида проводимости (электронной или дырочной) и определенного значения удельной электропроводности. [c.206]

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]

Монокристаллы, обладающие заданной кристаллографической ориентацией, получают по методу вытягивания. На рис. 57 приведена схема одного из типов применяемых для этой цели установок. В ней весь процесс вытягивания происходит в запаянной кварцевой ампуле. Шток с затравкой перемещается магнитным приводом 1127]. В таких установках получаются наиболее высококачественные кристаллы. Но удобнее в работе и более производительны разборные установки. В приборах с шприцевым уплотнением шток с затравкой соединен с кварцевым поршнем, хорошо пришлифованным к внутренним стенкам камеры, в которой происходит выращивание. В другом типе разборных установок для противодействия диффузии паров мышьяка через затвор создается внешнее давление инертного газа (аргона), что сводит потери мышьяка к минимуму (2—4 г за процесс). Нужное давление паров мышьяка в этих установках поддерживается двух- или трехзонным методом. [c.273]

Методами нейтронной спектроскопии измеряют на поликристаллич. образцах спектр тепловых колебаний атомов (фононный спектр), а на монокристаллах с линейными размерами ок. 1см-т.наз. дисперсионные кривые, определяющие мн. физ. св-ва кристаллов. Нек-рые сведения можно получить также о диффузии атомов, об их подвижности и временах релаксации, влиянии примесей на матрицу и т. д., причем исследуют не только кристаллы, но и твердые аморфные в-ва и жидкости. Нейтронная спектроскопия, в отличие от оптической, позволяет проводить исследования при низких частотах (до 20 см ), причем в спектре проявляются все колебания (отсутствуют правила отбора). [c.206]

Растворимость алюминия в суль де цинка составляет 0,5 ат. % при 1000° [28] и 1 ат. % при 1100° [29]. Путем диффузии в селенид цинка было введено более 0,1% А1 при 1050° [30]. Максимальная растворимость алюминия при легировании селенида путем диффузии из сплава Zn—Al достигала 1,5 ат. % при 1000°. Но при комнатной температуре монокристаллы с концентрацией даже 0,5 ат. % А1 были неоднородны и содержали фазу на основе селенида алюминия, насыщенную цинком [31]. [c.35]

Монокристаллы могут быть выращены из собственного переохлажденного расплава. В таком случае их состав одинаков с составом жидкости, а температура кристаллизации близка к температуре плавления. При кристаллизации из растворов, которые представляют собой макроскопически однородную (гомогенную) смесь разных веществ, температура кристаллизации отдельных ее компонентов обычно значительно ниже температур их плавления, а состав кристаллов отличается от состава жидкости. Кроме того, при росте кристаллов из расплава существенную роль играет отвод теплоты кристаллизации, при росте из раствора — диффузия в среде около кристалла. Имеются также некоторые другие отличия в механизме его роста и формообразования. [c.13]

На рис. 13 приведена зависимость коэффициента диффузии от температуры расплава, согласно которой коэффициент диффузии изотопа иона А1 возрастает с повышением температуры. Эта зависимость позволяет считать, что степень влияния диффузионных процессов на кинетику кристаллизации с повышением температуры расплава уменьшается. В таких условиях скорость выращивания монокристаллов должна возрастать. [c.25]

Кроме процессов самодиффузии и гетеродиффузии, осуществляющихся в объеме вещества, большой интерес представляет диффузия вещества в поверхностном слое твердых тел и по границам зерен. В монокристаллах практически вещество переносится только через кристаллическую решетку, и поверхностной диффузией можно пренебречь. В поликристаллическом веществе диффузия по [c.206]

Создание условий, при которых процесс электроосаждения определяется стадией образования двумерных зародышей, оказывается еще более сложной задачей. Для этого необходимо получить бездис-локационную монокристаллическую грань того металла, электрокристаллизация которого изучается, и предотвратить возможность медленной диффузии адатомов по поверхности. Условия опыта, в которых процесс электроосаждения металла контролируется скоростью образования двумерного зародыша, были реализованы Р. Каишевым, Е. Будевским и сотр. Для этого в широкую часть стеклянной трубочки, оканчивающейся капилляром, впаивали монокристалл серебра. Затем на монокристаЛл катодно осаждали серебро так, чтобы зарастить [c.332]

Здесь будет изложена идея простейшего устройства этого типа, так называемого плоскостного транзистора. Основой усилителя являются монокристаллы германия. Введением примеси во время выращивания кристалла или на основе диффузии в готовый образец, в нем создается прослойка /7-0е между двумя слоями /г-Ое (рис. ХХП1.9). [c.522]

В практикуме описаны лабораторные работы по химии и технологии полупроводни ков. Пособие предназначено для изучения основных методов физико-химического ис следования конденсированных систем (ДТА, тензиметрические методы, построенИ Р—7— -диаграмм, методы микроструктурного анализа и микротвердости), различны. методов синтеза, кристаллизационной очистки и выращивания монокристаллов полу проводниковых соединений, а также зтгакомит с основными технологическими опера днями в производстве полупроводниковых приборов (окисление, диффузия, эпитаксия травление). [c.2]

На монокристаллах разные грани обладают различной адсорбционной активностью, разными значениями поверхностного натяжения. Измерение в на твердых поверхностях осложнено тем, что, вследствие крайне медленной поверхностной диффузии при Т < 7 пл, практически нельзя изменять площади поверхности строго обратимо, в равновесных условиях (время жизни на месте велико при йысокой энергии связи твердых тел — см. табл. УП1.1). Вблизи Гпл тонкая металлическая проволочка укорачивается вследствие поверхностного натяжения, и, компенсируя эту силу нагрузкой, можно определить а (при деформации равной нулю). Так, для Си при 725 °С а=1370, а для Аи а = 1300 дин/см при 1000 °С. [c.137]

Механизм диффузионных процессов в твердых телах бывает различным диффузия атомов по междуузлиям кристаллической решетки, по вакансиям в структурах Шоттки (см. гл. IV, 8), по протяженным дефектам монокристаллов (по дислокациям), по поверхности зерен в поликристаллах и т. д. Скорость диффузии очень сильно зависит от концентрации дефектов в кристаллах и от их вида. Особенно облегчается диффузия в твердых телах при большом числе дислокаций и при развитой поверхности зерен в поликристаллах. [c.49]

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]

Электрофиз. св-ва К. зависят от природы и концентрации присутствующих примесей и структурных дефектов. Для получения монокристаллов К. с дырочной проводимостью используют легирующие добавки В, А1, Ga, In (акцепторные примеси), с электронной проводимостью - Р, As, Sb (до-норные примеси). Примеси А и, Си, Fe, Мп, V и нек-рые др. существенно снижают время жизни носителей тока в монокристаллах К. Макс. р-римость примесей в К. наблюдается при 1200-1300 С и м.б. грубо оценена по значению коэф. распределения между твердым К. и его расплавом. Акцепторные примеси в К. имеют большие значения коэф. диффузии, чем донорные. Ряд примесей (Li, Си, А и) диффундирует по междоузлиям кристаллич. решетки с очень высокими скоростями. Для определения содержания примесей в К. высокой чистоты используют прецизионные методы спектральный и активационный анализ, метод ЭПР и др. [c.508]

Кристаллические Т. т. могут бьггь в виде монокристаллов или поликристаллов. В большинстве областей техники используют поликристаллические Т. т., монокристаллы находят применение в электронике, произ-ве оптич. приборов, ювелирных изделий и т. д. Структурно-чувствит. св-ва Т. т., связанные с перемещением частиц и квазичастиц, а также магнитных и электрич. доменов и др. существенно зависят от типа и концентрации дефектов кристаллич. решетки. Равновесные собств. точечные дефекты (напр., вакансии, межузельные атомы) термодинамически обусловлены и играют важную роль в процессах диффузии и самодиффузии в Т. т. Это используется в процессах гомогенизации, рекристаллизации, легирования и др. Ряд практически важных св-в Т. т. зависит от др. видов структурных дефектов, имеющихся в кристаллах,-дислокаций, малоугловых и межзеренных границ, включений и т.д. [c.501]

Стеклоуглерод - твердый продукт карбонизации отвержденных термореактивных смол (напр., феноло-фор-мальд.), целлюлозы, ароматич. углеводородов и др. в-в, к-рые, минуя жидкую фазу, превращаются в карбонизованные продукты. Процесс осуществляют медленным нафевом в-в в восстановит, или инертной среде, иногда с введением наполнителей (напр., сажи). При т-ре выше т-ры фафитации стеклоуглерод сохраняет мелкокристаллич. изотропную структуру, устойчив к диффузии неуглеродных примесей (напр., металлов). Изделия из него получают прессованием или литьем. Как особо чистый материал стеклоуглерод используют гл. обр. при изготовлении электродов для электрохим. произ-в, термостойкой хим. посуды для вакуумного испарения металлов, тиглей для выращивания монокристаллов полупроводников. [c.24]

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]

В некоторых случаях можно по-иному подойти к ре-щенпю неизотермических диффузионных задач. Зная температурное поле монокристалла, нужно выразить коэффициент диффузии как функцию координаты Z. На значительных участках кристалла коэффициент диффузии можно считать линейной функцией координаты Z, т. е. [c.201]

Рассматривая процессы диффузии в монокристаллах германия, легируемых примесными элементами I или VIII групп периодической системы Менделеева (литий, медь, серебро, железо, никель), видно, что массоперенос в твердой фазе полупроводника значительно выравнивает неравномерное распределение примесей, возникшее на фронте кристаллизации. Например, при росте кристаллов германия радиусом Гк=15 мм со скоростью 1 к=1,8 mmImuh, легированного литием D = = 8,6-10 iej eK, при 800° С число Яед=50 и из рис. 67 можно наблюдать уменьшение радиальной неравномерности состава кристалла в процессе его роста. [c.202]

Одной из стадий образования каталитического углерода является диффузия углеродных атомов через металлическую частицу вследствие различия конценфации углеродных атомов вблизи фани, где происходит разложение углеводорода, и вблизи фаней конденсации фазы фафита. Направленная диффузия атомов углерода, происходящая при повышенных температурах, приводит и к перемещению атомов мафицы (Си и Ni). Этот эффект может быть выражен тем в большей степени, чем больше способность компонентов к образованию химической связи с углеродом. Объемной диффузией атомов можно объяснить расслоение и фрагментацию исходного монокристалла сплава в процессе роста углеродной нити. [c.64]

Эти реакционноспособные слои с увеличенными межплоскостными расстояниями действительно должны воспроизводиться при движении межфазной границы к центру зерна. Это вполне очевидно для процесса сублимации (или химической возгонки), но справедливо и для процесса термической диссоциации. Серей и Беруто впервые уточнили описание реакции термического разложения АВ в -> А в + Враз, отметив, что твердый начальный реагент АВ превращается в твердый продукт А, имеющий поры, проходящие сквозь него (рис. 5) [29, 30]. Тогда реакционная граница не столь тривиально однородна она включает и межфазную границу между АВтв и А в (через которую идет поток /а, образующий новую фазу Атв), и поверхность АВ, с которой в вакуум идет поток /в, образующий газовую фазу В аз. Эта поверхность АВ — дно поры, она движется внутрь зерна с ростом системы пор в слое твердого продукта А в- При разложении монокристалла СаСОз СаО + СОд торможение процесса затрудненной диффузией СО2 не наблюдается по крайней мере до толщины СаО в [c.16]

Поверхность твердого тела (катализатора), как уже отмечалось ранее, имеет, как правило, высокоразвитую пористую поверхность с очень сложным рельефом (например, даже на поверхности монокристаллов металлов имеются площадки, выступы, сколы, ступеньки, трещины и т. д.) и с микровкраплениями посторонних примесей, удаление которых представляется чрезвычайно трудной проблемой. В частности, методом ионного микропроектирования было установлено, что на гранях (террасах, ступеньках) поверхности металла находятся одиночные атомы и их скопления (кластеры из двух, трех и более атомов), склонные к поверхностной диффузии. Энергия активации к само диффузии адсорбированных атомов и кластеров металлов (например, Pt, Pt2 4, Ir, 1г2, Rh, Au) составляет 50-80, a в отдельных случаях -162 и 300 кДж/моль. [c.692]

Как уже отмечалось, в качестве активного центра зародышеобразования могут рассматриваться вакансии углерода на торцах кристаллитов. Действительно, несложный расчет числа вакансий углерода на единицу торцевой поверхности графита (с учетом энергии активации диффузии вакансий углерода) дает величину графитового блока 10—50 Нм для того, чтобы математическое ожидание наличия 1—2 вакансий углерода приближалось к единице. Но при этом не нужно забывать, что чем выше организован графит, тем меньше разница в растворимости его алмаза, т. е. тем меньше пересыш,ение в расплаве. Поэтому можно говорить о двойственной роли процесса графитизации а) при большой концентрации слабоорганизованного графита нет или мало активных мест для образования алмаза, но возрастут линейные скорости роста алмазов из числа образовавшихся б) при малых концентрациях слабоорганизованного графита скорость роста алмаза должна возрастать, но одновременно возрастает и рост монокристаллов графита, являющегося конкурирующей фазой. [c.351]

Хотя механизм этого явления изучен еще недостаточно, можно предполагать, что наблюдается так называемый кинетический фазовый переход, когда образование той или иной фазы определяется кинетическими факторами (пересыщением, размером критического зародыша и т. п.), а не просто р-Т-условиями. Образование монокристаллов графита может происходить при этом как путем перекристаллизации исходного углерода в расплаве, так и за счет доусовершенствования структуры исходного графитового материала до монокристаллической фазы в результате диффузии в него атомов переходных металлов, которые в этом случае проявляют каталитические свойства. [c.369]

Устойчивость фаз и электрические свойства нового материала состава В)20з-Сс10-С(1р2 рассмотрены в [47]. Выращивание монокристаллов В18е], их морфология, диэлектрическая проницаемость и фазовые превращения изучены в [48]. Диэлектрические пленки на основе В12Ки207 стали предметом детальных исследований [49] электрических свойств концентрации носителей заряда, дрейфовой подвижности, длины свободного пробега, коэффициента диффузии носителей, длины дебаевского экранирования и др. [c.244]

Принято считать, что скорость диффузии водорода по кристаллам и по граням зерен практически не отличаются между собой. Это объясняют тем, что водород ионизован в металлах до протонов, небольшие размеры которых позволяют им перемещаться в объеме зерен так же легко, как и по граням между кристаллами. Однако экспериментальные данные показывают, что это не всегда так. При пониженной температуре в ряде случаев приобретает значение диффузия водорода по граням между кристаллами [86]. Так, при 245 °С коэффициент диффузии в мелкокристаллическом железе в два раза выше, чем в монокристалле, мелкокристаллический образец титана при 700 °С поглощает водород в 6 раз интенсивиее, чем образец с крупными кристаллами [87]. У технического титаиа скорость поглощения водорода увеличивается с уменьшением величины макро- и микрозерпистости [c.248]