Архив рубрики ‘Основы материаловедения’

Влияние состава сплава и природы диффундирующего вещества на скорость и параметры диффузии

June 11, 2013

Диффузия в полупроводниковых материалах имеет ряд особенностей. Важнейшей из этих особенностей является наличие в полупроводниках электрически активных примесей и собственных дефектов, прежде всего вакансий. Кулоновское взаимодействие между ними изменяет подвижность, концентрацию и характер распределения дефектов и соответственно условия и скорость диффузии. Важно также, что влияние примесей в полупроводниках проявляется при весьма малых концентрациях. Кроме того, на процессы диффузии в полупроводниках сказывается и низкая компактность решеток последних.

» Читать запись: Влияние состава сплава и природы диффундирующего вещества на скорость и параметры диффузии

Возможные  механизмы  диффузии  в  твердых телах

June 11, 2013

Для совершения элементарного акта диффузии атом должен преодолеть энергетический барьер, величина которого определяется энергией активации диффузии Q. Последняя зависит от прочности связи атомов в кристаллической решетке вещества. В зависимости от конкретного механизма диффузии Q по порядку величины может составить от долей до нескольких эВ.

» Читать запись: Возможные  механизмы  диффузии  в  твердых телах

Метод сублимации–конденсации – основы материаловедения

June 9, 2013

Метод сублимации–конденсации можно применять для выращивания конгруэнтно испаряющихся полупроводниковых соединений и твердых растворов на их основе, компоненты которых обладают достаточно высокими давлениями паров (≈1 мм рт. ст.), а также в случаях, когда кристаллы материалов сложно вырастить другими методами. Выращивание

» Читать запись: Метод сублимации–конденсации – основы материаловедения

Диффузия в германии и кремнии – основы материаловедения

June 9, 2013

К настоящему времени наиболее полные данные о коэффициентах диффузии различных примесей получены для германия и кремния. Первоначально основное внимание при исследовании диффузии было сосредоточено на определении коэффициентов диффузии тех примесей, которые существенно изменяли электрические свойства этих полупроводников и приводили к возникновению p n-переходов. К таким примесям прежде всего относятся элементы IIIA и VA подгрупп таблицы Менделеева, которые образуют с германием и кремнием, как правило, твердые растворы замещения и создают в запрещенной зоне «мелкие» водородоподобные энергетические уровни. Эти примеси сравнительно легко ионизуются, поэтому в широком интервале температур являются основными источниками носителей тока; при этом приводимость Ge и Si изменяется в большом диапазоне (на несколько порядков).

» Читать запись: Диффузия в германии и кремнии – основы материаловедения

Ковалентная связь – основы материаловедения

June 8, 2013

 

Химическая связь между атомами, осуществляемая обобществленными электронами, называется ковалентной. Эта связь обусловлена силами квантовомеханического происхождения — обменным взаимодействием.

Рассмотрим образование гомеополярной ковалентной связи на примере простейшей молекулы водорода H2. В квантовой механике один из методов рассмотрения электронного строения молекул основан на представлении об образовании химической связи в результате движения каждого электрона в поле всех ядер и остальных электронов молекулы. В таком одноэлектронном приближении многоэлектронная волновая функция молекулы представляет собой совокупность одноэлектронных волновых функций (молекулярных орбиталей — МО), каждая из которых описывает один электрон молекулы в определенном состоянии. МО задается определенным набором квантовых чисел и для нее справедлив принцип Паули. При этом сама одноэлектронная МО получается как линейная комбинация одноэлектронных атомных орбиталей (АО). Физическая суть этого метода заключается в следующем (для молекулы водорода). Во время движения электрона вокруг ядерного скелета молекулы H2 в какой-то

» Читать запись: Ковалентная связь – основы материаловедения

Первая группа методов выравнивания состава кристаллов

June 8, 2013

Механическая подпитка расплава твердой фазой

Возможны два способа:

Рис. 7.2. Схема метода механической подпитки расплава твердой фазой: 1 — питающий кристалл; 2 — нагреватель  для  подогрева  питающего  кристалла; 3 — тигель; 4 — выращиваемый кристалл; 5 — расплав; 6 — основной нагреватель.

» Читать запись: Первая группа методов выравнивания состава кристаллов

Диффузия Li в Ge – основы материаловедения

June 8, 2013

Одним из методов определения зарядового состояния быстро диффундирующих примесных ионов является наблюдение их дрейфа в электрическом поле. Впервые такой эксперимент был проведен на литии в германии. Суть его состоит в следующем (рис. 8.8). Диффундирующая примесь наносится на поверхность германия p-типа проводимости кратковременным вплавлением ее в поверхностный слой. При этом реализуется случай «точечного» источника с неограниченным запасом примесных атомов — капля, вплавленная в кристалл и имеющая радиус много меньший характерных расстояний диффузии. Далее образец прогревается при заданной температуре T время t1 для формирования четкого фронта диффузии, представляющего собой полусферу радиуса r1. Затем образец охлаждается до комнатной температуры, а исходный источник примеси удаляется шлифовкой и специальным травлением. После травления на поверхности образца остается лунка, концентрично с которой находится диффузионная область, обогащенная литием, которая имеет проводимость n-типа. Затем определяется положение p n-перехода, располагающегося на поверхности полусферы радиуса r1, с которой в дальнейшем пойдет диффузия. Граница p n-перехода выявляется, например, химическим окрашиванием в специальном красителе2 или электрическим осаждением титаната бария. Затем образец помещается в постоянное электрическое поле (напряженностью 1–10 В/см), а диффузию проводят при той же температуре T , что и первый раз. Ток, который пропускается через образец (1–10 A), одновременно используется для его нагрева. Ввиду отсутствия источника дальнейшая диффузия примеси происходит аналогично рассмотренному выше случаю диффузии из ограниченного источника (уравнение (8.19)), то есть радиус полусферы увеличивается за счет обеднения областей прилегающих к бывшему источнику. Одновременно все диффундирующие ионы в соответствии со своим знаком заряда q будут дрейфовать в электрическом поле со скоростью Vдр. = µE, где µ — эффективная подвижность ионов, связанная с их коэффициентом диффузии соотношением Эйнштейна µ = (q/kT )D. Таким образом, центр полусферы после соответствующего прогрева переместится в новое

» Читать запись: Диффузия Li в Ge – основы материаловедения

Точечные дефекты – основы материаловедения

June 7, 2013

Точечный дефект — это нарушение кристаллической структуры, размеры которого во всех трех измерениях сравнимы с одним или несколькими межатомными расстояниями. Точечный дефект может иметь простую или сложную структуру.

Вакансия — это простейший структурный дефект, представляющий собой свободный узел решетки, который должен быть занят атомом или ионом в совершенном кристалле. Вакансии обозначаются VA, VB, … , где индексы A, B … указывают тип отсутствующего атома. Например, в GaAs VGa и VAs — вакансии Ga и As, соответственно. Образование вакансий сопровождается упругой деформацией решетки. Соседние с вакансией атомы сближаются, смещаясь в направлении центра пустого узла.

» Читать запись: Точечные дефекты – основы материаловедения

Активные методы выравнивания состава кристаллов

June 7, 2013

Эти методы служат для повышения выхода материала с равномерным распределением примеси. Их отличительной особенностью является то, что в течение всего кристаллизационного процесса в него вводятся определенные изменения. Активные методы выравнивания состава подразделяются на две основные группы.

» Читать запись: Активные методы выравнивания состава кристаллов

Атомные и ионные радиусы – основы материаловедения

June 7, 2013

Одной из важнейших характеристик химических элементов, участвующих в образовании химической связи, является размер атома (иона): с его увеличением прочность межатомных связей снижается. Размер атома (иона) принято определять величиной его радиуса или диаметра. Так как атом (ион) не имеет четких границ, то понятие «атомный (ионный) радиус» подразумевает, что 90–98 % электронной плотности атома (иона) заключено в сфере этого радиуса. Знание величин атомных (ионных) радиусов  позволяет оценивать межъядерные расстояния в кристаллах (то есть структуру этих кристаллов), так как для многих задач кратчайшие расстояния между ядрами атомов (ионов) можно считать суммой их атомных (ионных) радиусов, хотя такая аддитивность приближенна и выполняется не во всех случаях.

» Читать запись: Атомные и ионные радиусы – основы материаловедения

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