Междоузельный  механизм – основы материаловедения

May 18, 2013 by admin Комментировать »

Процесс диффузии атомов в твердых растворах внедрения является простейшим и наиболее наглядным примером этого механизма диффузии. Сам механизм сводится к последовательному переходу атомов из одного междоузлия в другое. В разбавленных твердых растворах можно считать перескоки атома из одного междоузлия в другое независимыми друг от друга. Скорость диффузии атомов небольшого размера по междоузлиям

Рис. 8.1. Диффузия по междоузлиям: а — схема диффузии; б — потенциальная энергия диффундирующего атома в зависимости от его положения в кристаллической решетке.

в твердом теле определяется энергией, необходимой для передвижения атомов внедрения по кристаллической решетке.

Элементарный акт диффузии в этом случае показан на рис. 8.1,а. Поскольку в междоузлиях a и b атомы занимают положение равновесия, эти междоузлия соответствуют минимуму энергии системы. Из соображений симметрии следует, что максимум энергии достигается в точке c, посередине между положениями равновесия. Зависимость потенциальной энергии атома от его положения показана на рис. 8.1,б. Увеличение энергии диффундирующего атома Qi при его перемещении в среднее положение вызвано главным образом появлением упругих напряжений, возникающих при его «протискивании» в узком пространстве между атомами решетки, а также происходит за счет частичного разрыва связей. Для твердых тел величина Qi обычно составляет порядка 1 эВ. Поскольку средняя тепловая энергия атома при умеренных температурах не превышает 0.1 эВ, то для преодоления энергетического барьера Qi необходима большая флуктуация энергии. Общая частота прыжков, совершаемых с исходной позиции, согласно формуле (8.7) равна

f = Zν exp(−Qi/kT ).                                  (8.8)

Как уже упоминалось, по междоузельному механизму диффундируют

примеси внедрения. Например, по такому механизму происходит диффузия Li в Ge. В этом случае диффузия лимитируется только энергией активации миграции примеси Qi.

Рис. 8.2.  Диффузия за  счет движения вакансий: а — схема  диффузии; б  — зависимость потенциальной энергии диффундирующего атома от его положения в кристаллической решетке.

Источник: И. А. Случинская, Основы материаловедения и технологии полупроводников, Москва — 2002

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты