Диффузия, влияние точечных

В литературе было предложено несколько моделей для количественного описания влияния точечных дефектов на поведение ОДУ, в которых учитывалось большое число различных параметров, таких, как зависимость от времени, температуры, парциального давления кислорода, состава окисляющей среды (например, содержания хлора или паров воды), ориентации подложки, давления (скажем, при окислении в условиях высокого давления) и явлений рассасывания ОДУ [3.76 3.80]. Хотя большинство этих моделей в целом неплохо описывают экспериментальные данные, тем не менее они базируются на эмпирических закономерностях, а не на микроскопическом анализе поведения дефектов. Проведение такого анализа слишком затруднено вследствие наличия взаимосвязи между различными параметрами процесса и сильного влияния еще недостаточно хорошо определенных параметров самого материала. Как упоминалось выше, существует сильная взаимосвязь между поведением ОДУ и явлениями ДУО и ДЗО. Этой взаимосвязи посвящен обзор [3.81], в котором указывается, что рост ОДУ и диффузия обусловливаются одними и теми же точечными дефектами. В литературе до сих пор отсутствует единое мнение относительно того, какие именно природные точечные дефекты - вакансии или междоузельные атомы — преобладают в кремнии (см. например, [3.75] и [3.81]). [c.94]

Устойчивость и вероятность образования дефектов типа цепочки вакансий и внедренных атомов очень мала, и они распадаются на составляющие их точечные дефекты при наличии диффузии атомов. Дислокации являются более устойчивыми дефектами. Такие дефекты оказывают большое влияние на механические свойства твердых тел. [c.11]

Естественно, что с изложенных позиций легко объясняется влияние поверхности на скорость движения дислокаций, которая играет роль практически бесконечного источника и стока вакансий. При этом действие поверхности сводится к ускоренному перемещению ступенек в результате канальной диффузии точечных дефектов, что облегчает движение перегибов [500]. Поэтому, как только дислокационная петля выходит своими концами на поверхность, ее движение уже не лимитируется обменом вакансий между 60-градусными компонентами петли для перемещения имеющихся на них ступенек, а определяется в основном кинетикой обмена точечными дефектами дислокации с поверхностью. При этом следует особо подчеркнуть то обстоятельство, что именно вследствие аномалий специфики динамических параметров решетки поверхностных слоев энергия образования вакансий вблизи поверхности должна быть значительно ниже, а равновесная концентрация значительно выше, чем в объеме крис-талла. [c.166]

Кроме того на скорость диффузии значительное влияние оказывает кинетика образования точечных дефектов, исследование которой при температурах выше 1700—1800° С чрезвычайно затруднительно. Очевидно, окислы, у которых имеется лишь небольшое отклонение от стехиометрии, обладают минимальными коэффициентами диффузии, и наоборот, у окислов с широкой областью гомогенности и, следовательно, небольшой энергией образования точечных дефектов, скорости диффузии более высоки. [c.256]

За редкими исключениями, кристаллы и кристаллиты, образующие поликристаллы, обладают различными типами структурных дефектов. Знание типов, способов образования, а также влияния структурных дефектов на различные процессы и свойства твердых тел совершенно необходимо для современных специалистов по физике твердого тела. Понятие реальный кристалл чрезвычайно широко. При малой концентрации структурных несовершенств реальный кристалл в пределе переходит в идеальный, приобретая качественно новые свойства. При большом содержании дефектов реальный кристалл в пределе приобретает аморфную структуру и свойства, характерные для аморфного состояния. Воздействие на реальную структуру твердых тел является одним из способов управления их свойствами. Например, в зависимости от концентрации точечных дефектов коэффициент диффузии в металлах может меняться на семь порядков, в таком же диапазоне меняется электропроводность полупроводника. Техническая прочность твердых тел отличается от теоретической (предельной) на три-четыре порядка. Исключив возможность влияния несовершенств, можно реализовать теоретическую прочность. Каждому понятно, насколько это важно для практических целей. [c.6]

Другие механизмы. Кроме указанных механизмов, основанных на точечных дефектах, необходимо рассмотреть возможное влияние линейных дефектов. Имеется явное доказательство (основанное на опытах по окрашиванию и авторадиографии) того, что дислокации могут обеспечивать благоприятные участки для диффузии. [c.32]

Развитие новой техники требует изыскания материалов, которые надежно служили бы в условиях механических нагрузок, облучения, агрессивных сред и др. Внешние воздействия вызывают определенные структурные изменения в кристаллической решетке, что влияет на подвижность атомов и, в конечном счете, ведет к изменению свойств материала. В связи с этим в настоящее время исследователи уделяют большое внимание изучению взаимодействия атомов с линейными и точечными дефектами, их группировками, кластерами и т. п. и влиянию этого взаимодействия на диффузию. Диффузия — это фундаментальный процесс, определяющий кинетику и механизм превращений, происходящих в металлических системах. [c.138]

Повышение надежности сварных конструкций из легких сплавов является одной из наиболее актуальных задач современной техники. Режимы точечной и роликовой сварки оказывают существенное влияние на свойства соединений и их стабильность. Режимы, отличающиеся особенно малой продолжительностью импульса, как правило, не обеспечивают стабильных результатов из-за чувствительности процесса к состоянию поверхностей деталей и недостаточно четкой работы систем управления и аппаратуры, используемых в низкочастотных сварочных установках. Мягкие режимы при сварке легких сплавов приводят к развитию процессов диффузии и пластической деформации зоны соединений, что может существенно снизить работоспособность изделий. [c.160]

Таким образом, движущийся активированный комплекс действует как своего рода поршневой насос с односторонне пропускающим клапаном на поршне и обеспечивает перенос вещества в ходе реакционной диффузии, осуществляемой перемещением активированных комплексов. Поскольку активированный комплекс пересыщен точечными дефектами, при его перемещении неизбежно постепенное затухание упругого импульса путем рассеяния комплекса на отдельные, разрозненные точечные дефекты, в дальнейшем принимающие участие в общем процессе диффузии вполне автономно, но уже без участия фактора упругого взаимодействия, стимулировавшего их перемещение в состав комплекса. Кроме того, в ходе своего перемещения активированный комплекс испытывает тормозящее влияние встречающихся на его пути дефектов структуры, мешающих правильной эстафетной передаче искажений. Однако в целом скорость процесса реакционной диффузии с участием активированных комплексов существенно больше, чем в случае участия только автономных точечных дефектов, поскольку участие активированных комплексов означает высокую степень коллективности элементарных актов. [c.9]

Новое представление хорошо согласуется с возможным влиянием температуры на ход процесса. Чем выше температура, тем скорее идет рассеяние активированного комплекса на автономные точечные дефекты. При достаточно высокой температуре этот распад может происходить непосредственно при формировании комплекса в зоне реакции. При этом процесс с самого начала характеризуется скоростью и энергией активации, свойст-ственными обычной диффузии. При достаточно низкой температуре возможность быстрого хода процесса, который мог бы поддерживаться участием активированных комплексов, не подверженных (или слабо подверженных) рассеянию, не реализуется ввиду того, что процесс начинает лимитироваться в стадии формирования комплексов в зоне реакции, т. е. в стадии, обусловленной обычной диффузией, посредством которой в зону реакции входят атомы обоих компонентов (при низких температурах эта диффузия парализована). Таким образом, участие активированных комплексов в процессе реакционной диффузии может проявиться в области средних температур, когда на процесс обычной диффузии, обусловленной автономными одноатомными элементарными актами, стимулируемыми тепловым движением атомов, налагается движение активированных комплексов, обусловленное коллективизированными элементарными актами, стимулируемыми упругим взаимодействием в группе атомов. [c.10]

Нетрудно видеть, что при С п. = 1> тогда как при С п. = 2 и, следовательно, действующий (эффективный) коэффициент диффузии эффективно удваивается. Однако множитель 2 слишком мал для того, чтобы объяснять наблюдаемое увеличение коэффициента диффузии, не учитывая влияния обсуждавшихся выше заряженных точечных дефектов. [c.32]

Термическое окисление продолжает оставаться важным технологическим этапом изготовления приборов. Для того чтобы точно предсказывать структуру приборов по мере уменьшения их размеров, необходимо модифицировать существующие модели процессов первого приближения. Это относится как к одномерным эффектам, таким, как влияние ориентации кристалла, многокомпонентного состава среды, высокого уровня легирования подложки, высокого давления среды и т. п., так и к двумерным эффектам, что, возможно, еще более важно. В моделях процесса окисления, основанных на концепции точечных дефектов, подразумевается, что механизмы генерации Siy и Si представляют собой сугубо нелокальные явления. Следует ожидать, что генерация и поглощение точечных дефектов в локализованных областях при изготовлении ИС изменят параметры процесса в соседних областях. Значительное число экспериментов подтверждает это. Как известно, окисление влияет на коэффициенты диффузии и рост ИОДУ в областях, которые могут находиться на расстоянии десятков микрометров от окисляемой поверхности. Возможно, что аналогичное влияние оказывается и на плотности зарядов и другие параметры. Изготовление надежных и воспроизводимых СБИС возможно только на основе разработки обобщенных физических моделей, объясняющих рассмотренные эффекты. [c.74]

На самодиффузию в полупроводниках влияют примеси. Характер влияния определяется не только размерным фактором АЯ/Я, где Я — ковалентный радиус атомов основного вещества, а АЯ — разность ковалентных радиусов основного вещества и примеси (упругие напряжения ведут к перераспределению точечных дефектов). Существенную роль играет непосредственное влияние примесей на концентрацию вакансий. Коэффициент диффузии тем больше, чем выше концентрация вакансий (см. (8.10)). В полупроводниках между концентрацией электрически неактивных и электрически активных вакансий и примесей существует динамическое равновесие. Концентрации заряженных вакансий и примесей взаимосвязаны. [c.309]

Многие свойства металлов и сплавов сильно зависят от наличия, количества и распределения различных дефектов кристаллической решетки. Вакансии на узлах обуславливают диффузию в металлах и сплавах замещения. Внедренные в междоузлия атомы, также являющиеся точечными дефектами решетки, широко используются на практике для создания материалов с требуемым сочетанием свойств (большое влияние, которое оказывают внедренные атомы на свойства сплавов, уже было рассмотрено во введении). Дислокации обеспечивают протекание процессов пластической деформации. Всевозможные дефекты решетки, являющиеся препятствиями дви-зкепию дислокаций, используются для создания высокопрочных материалов. Электрооопротивление металла 3 л. л. Смпгипп [c.33]

На диффузию внедренных атомов могут оказывать влияние образующиеся комплексы точечных дефектов (см. 5), в состав которых входят эти атомы. В связи с этим в литературе обсуждались возмоишости таких механизмов диффузии, когда эти комплексы, например пары впедренный атом — вакансия на узлах, диффундируют как целое в кристаллической решетке (см., например, статьи в сборнике [1]). [c.239]

Для оценки вклада процесса радиационного старения во ВТРО проведено облучение образцов и стали ОХ16Н15МЗБ электронами с энергией 8 МэВ при температурах 400, 600, 800 С. При этом образуются точечные дефекты, которые оказывают существенное влияние на процессы радиационно-стимулированной диффузии продукты ядерных реакций отсутствуют. [c.98]

Эти же авторы установили, что пленка, образовавшаяся на цирконии в воде при температуре 328 С, разрушается в процессе катодной поляризации образца, как при температуре испытаний, так и при комнатной. Однако прямой зависимости между повреждением пленки и количеством выделившегося водорода нет. Как указывалось выше, увеличение содержания водорода в цирконии до 50 мг кг на его коррозионной стойкости в воде при высокой температуре не отражается. В паре при температуре 370° С у циркония с концентрацией 10 000 мг кг водорода, увеличение массы за 42 суток в три раза превышало это увеличение при концентрации водорода в цирконии 4 мг1кг. Из имеющихся данных невозможно установить, как диффундирует водород через окисную пленку к металлу — в виде молекулы или в виде иона. Томас [111,234] считает, что меньшее поглощение водорода сплавами циркония с оловом объясняется уменьшением скорости диффузии водорода под влиянием стремления ионов и п" к ассоциации в окисной решетке. Образование же гидридов циркония на поверхности раздела металл — окисел может привести к нарушению сцепления окисного слоя с поверхностью металла и в результате — к более быстрой точечной коррозии, а иногда — к разрыхлению окисла. В последнем случае образование гидрида является причиной перехода от первоначальной (небольшой) скорости коррозии к последующему быстрому разрушению. Другие исследователи полагают, что гидридные включения способствуют защите циркония от коррозии в пределах ограниченной области, а коррозионно стойкий материал защищается равномерно распределенными включениями. При распределении же включений лишь по границам зерен цирконий корродирует интенсивно. [c.222]

Движение краевой дислокации в плоскости частичного сдвига кинематически возможно и без влияния диффузии точечных дефектов. Эта плоскость называется плоскостью скольжения и обычно совпадает с плоскостями наиболее плотной упаковки атомов в кристаллической решетке. При скольжении дислокация может выйти на поверхность кристалла и образовать ступеньку элементарного сдвига размером Ь. Перемещение дислокации из одного устойчивого положения в другое связано с преодолением определенного энергетического барьера. Поэтому при движении дислокации в плоскости скольжения возникает сила сопротивления (сила Пайерлса) и для ее преодоления необходимо наличие внешнего касательного напряжения т (см. рис. 2.9). Для кристаллов без примесей с упругоизотропной простой кубической решеткой сила Пайерлса [47 ] [c.86]

Механизмы Френкеля и Шоттки в реальных кристаллах могут действовать независимо, и одновременно, а оба типа точечных дефектов — атомы в междоузлии и вакансии, двигаясь по кристаллу, дают свой вклад в общий массоперенос (диффузию) [38, 39]. Большое влияние на массоперенос оказывают также инородные примеси, растворенные в кристалле. В этом случае наряду с вакансиями и междоузель-ными атомами следует учитывать еще один тип точечных дефектов кристаллической решетки — дефекты замещения. Этим термином обозначают узлы решетки, занятые атомами другого сорта. [c.34]

Приведенные в работе данные, их обобщение и анализ представляют основу для дальнейшего развития как теоретических, так и экспериментальных исследований в области а) разработки новых физических моделей процесса хрупкого разрушения, основанных не на традиционных схемах неоднородности дислокационной структуры, а за счет реализации различного рода локальной неоднородности распределения ансамбля кластеров из точечных дефектов различной мощности и природы б) изучения основных закономерностей эволюции дислокационной структуры при испытаниях на длительную и циклическую прочность и физической природы усталости металлических и неметаллических материалов в различном диапазоне напряжений и температур в) расшифровки и интерпретации данных по низкотемпературному внутреннему трению металлических и неметаллических материалов и идентификащи их механизмов с учетом возможного влияния чисто методических эффектов (обусловленных спецификой метода и режима испытаний) на характер получаемой информации, а также выявления физической природы механизма старения материала тензодатчиков в процессе их эксплуатации г) получения количественной информации о кинетике, механизме и энергетических параметрах низкотемпературной диффузии (энергии образования и миграции вакансий и междоузлий, значения их равновесных концентраций и др.) д) развития теоретических основ и соз- [c.8]

Ограничимся для простоты рассмотрением рассеяния облака примеси от мгновенного (порождающего примесь в момент t=to) наземного линейного источника на прямой Х = 0, Z==0 (или, что то же самое, изучением осредненных по прямым Х = onst, У = onst характеристик рассеяния примеси от мгновенного точечного источника в точке X = Y=Z=0). В этом случае коэффициент диффузии Куу не будет играть роли, и, кроме того, можно надеяться, что влиянием продольной диффузии (характеризуемой коэффициентом Кхх) здесь в первом приближении можно пренебречь по сравнению с продольным переносом примеси полем скорости. Тогда уравнение диффузии можно представить в виде [c.581]

При рассмотрении нейтрона как точечной частицы не принимаются во внимание эффекты поляризации, которые могут оказывать влияние на процессы переноса. Поляризационные эффекты возникают благодаря тому, что нейтрон имеет спин и магнитный момент. В частности, если пучок нейтронов с энергией, достаточно большой для того, чтобы имели место взаимодействия с / > О (практически Е 100 кэв), рассеивается на неполяри-зованной мишени (см. разд. 1.6.3), нейтроны становятся поляризованными благодаря спин-орбитальному взаимодействию. Эта поляризация оказывает влияние на последующее рассеяние нейтронов. Была развита теория переноса, учитывающая эффекты поляризации [12]. Хотя, в принципе, может возникнуть ситуация, в которой влияние этого эффекта на перенос нейтронов может быть большим, например, диффузия быстрых нейтронов в гелии, учет такой поляризации во встречающихся на практике случаях не оправдан. Эффект поляризации можно учесть небольшой модификацией сечений при использовании в расчетах Р1-приближеиия (см. разд. 1.6.4). [c.30]

АГ гг На эту возможность, по-видимому, впервые обратил внимание Леттау (1952) (см. также Пристли (1963)) . Позже Дэвис (19546) попытался оценить возможное влияние этого слагаемого на диффузию от ста-цномрного точечного источника, сравнив решение уравнения [c.582]

Воздействие мощного УЗ на обогатительные и гидрометаллургич. процессы связано с возникновением в жидкой среде акустических течений и кавитации, что вызывает перемешивание жидкости, её гомогенизацию, ускоряет протекание процессов конвективной диффузии, оказывает влияние на температурное поле в среде. На границе твёрдая — жидкая фаза УЗ вызывает точечную эрозию твёрдой поверхности, её очистку, раскрытие микропор и др. эффекты, что может быть использовано для измельчения твёрдой фазы или изменения состояния её поверхности. Эти действия УЗ также во многом определяются развитием в жидкости кавитации и микропотоков, возникающих вблизи любой неоднородности среды. Кроме того, микропотоки существенно уменьшают толщину диффузионного слоя, что приводит к интенсификации процессов, где лимитирующим фактором является скорость диффузии через пограничный слой (см. Тепломассообмен в ультразвуковом поле). В качестве источников УЗ в гидрометаллургич. и обогатительных процессах применяются гидродинамические излучатели вихревого, щелевого и роторного типа, а также (в основном для лабораторных экспериментов) магнитострикционные преобразователи с излучающими диафрагмами. [c.348]

В большинстве случаев диффузии примеси из сильнолегированных слоев одного типа проводимости вопрос о влиянии электрического поля носит академический характер, поскольку результирующее усиление диффузии обусловлено подавляющим концентрационным вкладом в коэффициент диффузии, а экспериментальные ошибки и разброс в определении параметра не позволяют провести детальный анализ. С другой стороны, было обнаружено, что в однородном распределении относительно малой дозы бора возникает небольшой провал, когда на фоне этой примеси диффундирует мышьяк с вьюокой концентрацией. Положение этого провала совпадает, как это показано на рис. 1,10, с положением фронта диффузии мышьяка, Наличие провала рассматривалось как подтверждение влияния электрического поля на миграцию бора в кремнии. Тем не менее интуитивно ясно, что концепция электрического дрейфа ионизированных примесей является причиной некоторых противоречий, возникающих вследствие сложной природы процесса миграции атомов замещения. Например, единственный способ, с помощью которого электрическое поле могло бы влиять на коэффициент диффузии, заключается в увеличении числа прыжков атомов примеси в одном направлении при одновремешюм уменьшении их числа в противоположном по-видимому, это возможно при соответствующем понижении и повышении потенциальных барьеров (см. рис. 1.8) в этих двух направлениях, что приводит к появлению анизотропии энергии миграции. Однако сразу не ясно, как можно точно смоделировать такой эффект и как учесть наличие различных зарядовых состояний точечных дефектов. [c.32]

Ряд процессов, применяемых для изготовления приборов, приводит к нарушению равновесной концентрации точечных дефектов в кремнии. К таким процессам относятся ионная имплантация, окисление и диффузия фосфора при его высоких концентрациях. В общем неравновесные условия для точечных дефектов проявляются в возрастании или уменьшении коэффициента диффузии примеси замещения даже при малых концентрациях и росте дислокационных петель (дефектов упаковки) в кремнии. В зависимости от условий протекания этих процессов связанные с ними напряжения решетки также могут приводить к генерации дислокаций. В данном разделе мы сосредоточим внимание только на окислении и его влиянии на диффузию, поскольку из трех упомянутых процессов именно окисление позволяет непосредственно проанализировать механизмы диффузии в кремнии в целом. Другие два процесса рассмотрены в [1.27, 1.28] (вопросы, касаю- [c.36]

Настоящая глава начинается с обзора основных положений кинетики одномерного окисления затем будут рассмотрены роль точечных дефектов и двумерные эффекты. В главе рассматриваются далеко не все аспекты термического окисления, гл. 3 настоящей книги посвящены некоторым вопросам, не затронутым здесь. Так, в гл. 3 рассматриваются кинетические эффекты, вызываемые добавками хлорсодержащих газов в окисляющую атмосферу (НС1, ТХЭ и др.), а также влияние окисления на геттерирование, особенности роста дефектов упаковки, индуцированных окислением (ИОДУ), диффузия, замедленная окислением. Не рассматриваются терми- [c.46]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...