Диффузия междоузельный

Диффузия, ускоренная окислением (ДУО). Несколькими авторами [7.23, 7.24] наблюдалось ускорение диффузии бора и фосфора при окислении кремниевой поверхности. Затем такой же эффект наблюдался и для мышьяка [7.25]. Ускорение диффузии окислением приписывалось в основном увеличению количества точечных дефектов в кремнии вследствие окисления. По-видимому наиболее приемлемая модель была предложена в [7.26], а затем развита в [7.24] и [7.27]. Эта модель связывает ДУО с ростом окислительных дефектов упаковки. Наличие как вакансий, так и междоузельных атомов вызывает двойственный механизм диффузии примесей в кремнии. Избыток междоузельных атомов кремния, как принято в модели, и приводит к ускорению диффузии. Таким образом, согласно модели, в процессе окисления коэффициент диффузии междоузельной компоненты примеси увеличивается, приводя к ДУО, в то время как усиленная междоузельная преципитация ведет к росту дефектов упаковки. [c.208]

Каков же детальный механизм отдельных атомных прыжков Единого универсального механизма диффузионных перемещений для всех материалов и условий нет. Эти механизмы зависят от природы химических связей, типа и компактности решетки, природы диффундирующей примеси, температуры диффузии и других факторов. В некоторых веществах диффузионные перемещения могут происходить по нескольким механизмам одновременно или с изменением условий диффузии может меняться и ее механизм. Наиболее вероятны следующие механизмы диффузии междоузельный (перемещение атомов по междоузлиям), вакансионный (перемещение атомов по вакансиям), кольцевой или обменный (прямой обмен местами между атомами) и диссоциативный. Рассмотрим эти механизмы более подробно. [c.287]

При отдыхе наиболее важный процесс — уменьшение избыточной концентрации вакансий (от Сон до vp) Вакансии мигрируют к дислокациям, границам зерен и внешним поверхностям и там аннигилируют. Междоузельные атомы аннигилируют на краевых дислокациях и при встрече с вакансиями. Скорость отдыха зависит от энергии активации само-диффузии и температуры. При одинаковых относительно Т л температурах (так называемых гомологических) скорость отдыха [c.510]

Как и диффузия по междоузельному механизму, диффузия по вакансиям протекает легче в решетке а-железа, чем в более плотноупакован-ной решетке -железа (см. табл. 2.). [c.288]

Точечные дефекты. Вакансии и междоузельные ионы каждого сорта частиц электрически заряжены, но они могут проникать в нейтральные дислокации. В общем случае имеются четыре различных типа вакансий, роль которых в высокотемпературной диффузии может быть различной [c.144]

Когда металл образует ряд окислов, тогда наивысший окисел обычно является проводником п-типа, а наинизший — проводником р-типа. Если диффузия осуществляется через вакансии, и не через междоузельные позиции, то в обоих окисных слоях катионы диффундируют во внутренний, а анионы в наружный слои — в обоих случаях по направлению к поверхности раздела между двумя слоями. Поэтому фактическое образование [c.150]

Процесс диффузии в кристаллическом теле возрастает с увеличением температуры. Под влиянием тепловых колебаний отдельные атомы с повышенной кинетической энергией покидают свои места в узлах решетки и выходят в междоузлия решетки или на поверхность кристалла. Атом, вышедший из равновесного положения в междоузлие, называют дислоцированным или междоузельным, а образовавшееся в узле решетки свободное место — дыркой или вакансией. С повышением температуры металла число вакансий растет. [c.11]

В кристаллической решетке металла вследствие облучения нейтронами или другими энергетическими частицами происходят изменения, во многих отношениях напоминающие вызываемые сильной холодной деформацией. В решетке появляются вакансии, междоузельные атомы и дислокации все эти дефекты вызывают увеличение скорости диффузии специфических примесей или легирующих компонентов. В процессе облучения могут происходить локальные повышения температуры — температурные пики , которые подразделяются на два вида. Одни пики относятся к случаям, когда атомы или совсем не покидают свои места в кристаллической решетке либо покидают их в незначительном количестве. Другие пики характеризуются переходом многих атомов в междоузлия кристаллической решетки. [c.118]

Скорость диффузии в окисных пленках зависит от числа дефектов (междоузельных катионов или вакантных мест) кристаллической решетки окислов. У окислов разных типов изменение числа дефектов вызывается разными факторами. [c.39]

Согласно первой теории (Вагнер, Хауффе и др.), малая добавка легирующего элемента должна окисляться с образованием ионов определенной валентности и, растворяясь в окисле основного металла, уменьшать в нем число дефектов решетки. Это приводит к уменьшению скорости окисления, контролируемой диффузией катионов. Скорость диффузии зависит от числа дефектов решетки окисла — междоузельных катионов в-окислах с избытком металла или свободных катионных мест в окислах с недостатком металла. [c.75]

Далее в этой главе будет рассмотрена диффузия посредством междоузельного механизма. При диффузии в растворах замещения существенное значение имеют кристаллические дефекты, такие, как дислокации и границы зерен, особенно прн низких температурах. Обсуждение этих вопросов проводится в гл. 7. [c.43]

Рассмотрим две смежные (100) плоскости в трехмерном ГЦК кристалле, ориентированные так, что оии перпендикулярны внешнему полю, нлн градиенту температуры, или градиенту электрического потенциала. Предполагается, что концентрация примесных атомов, располагающихся в узлах решетки, мала и они неподвижны, а вакансии не учитываются. Концентрация междоузельных атомов, занимающих октаэдрические позиции, также мала. Направление диффузии параллельно внешнему полю градиенты концентраций обеих примесей направлены по X. Выражение для потока сравнивается с ранее полученным в пре- [c.45]

Несколько упрощенное изображение основных механизмов диффузии в кристаллической решетке представлено на рис. 1.1. Чисто умозрительно простейшим механизмом является диффузия по междоузлиям, когда находящиеся в междоузельных положениях атомы примеси перескакивают из одного междоузлия в другое, не вызывая долговременного смещения какого-либо из атомов решетки (рис. 1.1, а). Однако это не означает, что движущийся атом постоянно находится в междоузлиях. Диффундирующие по междоузлиям атомы могут в течение продолжительного времени занимать узлы решетки. Это относится также и к атомам самой решетки, которые могут диффундировать по междоузлиям через собственную решетку кристалла. [c.11]

На рис. 1.1, (5 показан основной вакансионный механизм диффузии в замещенном состоянии, когда атом растворенного вещества перемещается из одного узла решетки, в котором он замещает атом растворителя, в ближайший соседний узел. Этот механизм представляет собой диффузию по точечным дефектам в том смысле, что для его реализации необходимо наличие вакансии, т. е. вакантного места в решетке, по соседству с диффундирующим атомом. Таким образом, диффузия происходит путем взаимного обмена местоположениями между дефектом решетки и диффундирующим атомом. В условиях теплового равновесия даже в наилучших из выращиваемых кристаллов имеются равновесные почечные дефекты - вакансии или междоузельные атомы либо те и другие одновременно. [c.12]

Механизм диффузии по междоузлиям с замещением просто предполагает, что отталкивающий потенциал в седловой точке между соседними атомами решетки настолько высок, что для междоузельного атома вьп-однее двигаться путем выталкивания ближайшего атома решетки в другое междоузлие, одновременно занимая его положение в решетке. Строго говоря, междоузельный атом, представляющий собой собственный атом решетки или атом легирующей примеси, в действительности связан в конфигурации, показанной на рис. 1.2, и его движение просто сопровождается переориентацией связывающих орбиталей. [c.12]

Обратимся теперь к установлению роли ионизованных уровней точечных дефектов в явлении диффузии. Вакансии (и, вероятно, междоузельные атомы) имеют ионизованные уровни в запрещенной зоне кремния, и поэтому при любой температуре в состоянии теплового равновесия в решетке присутствуют все виды дефектов в концентрациях, зависящих от положения уровня Ферми Ер). [c.20]

В заключение можно сказать, что хотя вакансионный механизм и описывает некоторые главные особенности диффузионных процессов в кремнии, его явно недостаточно для построения количественной теории самодиффузии. Некоторая часть рассмотренных противоречий между теорией и экспериментами может быть отнесена на счет ошибочных значений параметров или неточных предположений, однако практически можно не сомневаться, что значительная их часть обусловлена игнорированием механизма междоузельной диффузии с замещением. [c.25]

Возможно, важнее тот факт, что значительные неопределенности вносит пренебрежение междоузельным механизмом диффузии. Обобщение вышеизложенной модели с целью учета различных заряженных состояний вакансий довольно просто. Используя (1.29) для каждого заряженного состоя- [c.27]

В настоящее время точно установлено, что при типичных условиях термического окисления кремния наблюдается ускоренная диффузия всех обычно используемых для легирования примесей, таких, как В, Р это так называемая диффузия, ускоренная окислением (ДУО) [1.29 - 1.31]. И то же время, при определенных условиях, окисление приводит к росту окислительных дефектов упаковки (ОДУ) [1.31 - 1.33]. Учитывая то, что, как было выяснено, ОДУ обусловлены междоузельными атомами и неустойчивы в кремнии, т. е. исчезают при отжиге в инертных средах, их рост подтверждает гипотезу относительно увеличения концентрации собствен-MI.IX междоузельных точечных дефектов в кремнии при окислении. [c.37]

Можно, наоборот, в результате диффузии междоузельных атомов ввести лишний слой в промежуток между соседними слоями. Тогда при введении, например, слоя В сформируется упаковка. .. АВСВАВС. . . Этот дефект называют дефектом упаковки внедрения. Его можно рассматривать как две смежные двойниковые границы ВСВ и ВАВ. [c.113]

Надо отметить, что эти наблюдения служат веским доказательством справедливости. предположения о том, что окоросгь окисления цинка определяется. скоростью диффузии междоузельных 1катионо1в через окисел, оо крайней мере при тем.пера-турах выше 350° С, хотя, по наблюдениям Вернона [178], и существуют заметные отклонения от парабол,ической временной закономерности, побудившие некоторых авторов высказать предположение о действии иного механизма окисления, о чем речь идет в заключительной главе книги. [c.170]

При добавлении Небольших количеств в 2пО, который является полупроводником типа п, концентрация электронов падает и сохраняется злектронейтральность окисла, а концентрация междоузельных ионов цинка возрастает в соответствии с законом действующих масс [уравнение (5)]. Это облегчает диффузию (междоузельных). Следовательно, добавление Li в ZnO увеличивает скорость окисления Zn, т. е. противоположно его влиянию при добавлении в NiO. По тем же причинам АР уменьшает скорость окисления. Сказанное подтверждается значениями константы параболического уравнения окисления К, приведенными ниже [17] [c.156]

В структуре поликремний—кремний для ускорения диффузии междоузельные атомы кремния, генерируемые вблизи окисленной поверхности, должны проникнуть из поликремниевого слоя в кремний. Однако концентрация междоузельных атомов в объемном кремнии определяется расстояниями, на которых начинается взаимодействие этих атомов с дефектами в поликремниевом слое. Таким образом, для определения глубин переходов, образующихся в объеме при формировании заглубленных контактов и поликремниевых эмиттеров, необходимо рассматривать кинетику точечных дефектов в структуре с поликремнием. В этом параграфе описана модель, учитьтающая эффект ДУО в таких структурах. [c.243]

Кинетика такого процесса, как уже говорилось, более сложна, чсхМ при беспорядочном начальном распределении компонентов, и не описывается уравнением (6.16). Так, сначала число рекомбинирующих пар пропорционально Затем скорость процесса определяется скоростью диффузии междоузельных атомов и вакансий, характерной для беспорядочного начального распределения компонентов. На основе описанной модели и кинетических выводов, вытекающих из нее, можно объяснить все наблюдаемые экспериментальные данные. [c.120]

При жестком облучении нейтронами или другими высокоэнергетическими частицами кристаллическая решетка металла претерпевает изменения, напоминающ,ие те, что происходят при глубокой холодной деформации. Появляются вакансии в решетке, меж-узельные атомы, дислокации это увеличивает скорость диффузии специфических примесей или легируюш,их компонентов. В процессе облучения может происходить локальное повышение температуры — так называемый температурный пик . Существуют два типа пиков термические, при которых практически все атомы остаются на своих местах в решетке, и пики смещения, когда множество атомов перемещается в междоузельные положения. [c.154]

В этом случае двил< ущаяся дислокация оставляет за собой либо вакансии, либо междоузельные атомы в зависимости от знака компоненты Ь, параллельной вектору п. Если плотность материала в плоскости перемещения сохраняется, то движение дислокации обязательно сопровождается переносом вещества к этой плоскости (или от нее) за счет диффузии атомов (рис. 3.21), Такое движение называют переползанием, так как при движении дислокация переползает из своей истинной плоскости скольжения, определяемой условием (пЬ = 0). Переползание дислокаций играет важную роль при высоких температурах, когда высока диффузионная подвижность атомов. [c.104]

В идеальной кристаллической решетке, в которой атомы -совершают лишь колебательные движения около своих положений равновесия, вообще говоря, процессы диффузии маловероятны. Диффузионное перемещение примесных атомов или собственных атомов решетки всегда связано с наличием в ней простых дефектов— вакансий, междоузельных атомов, дивакансий — и других более сложных дефектов — дислокаций, границ раздела, ваканси-онных и примесных кластеров (скоплений). [c.198]

Авторы [9,28] отдают предпочтение полигонизационному механизму образования ячеистой структуры, согласно которому существенную роль в формировании дислокационных ячеек играют процессы переползания краевых компонент дислокаций. Этот процесс, как известно, является самым медленным звеном полигонизации, поскольку требует переноса массы за счет диффузии точечных дефектов [9]. Избыточная концентрация точечных дефектов в деформируемом кристалле обусловлена возникновением, движением и взаимодействием дислокаций в процессе деформации, поскольку каждая дислокация, пересекаясь с дислокациями леса высокой плотности, приобретает значительное число порогов, способных порождать при дальнейшем перемещении вакансии и междоузельные атомы. В работе [9] особо подчеркивается качественно различный характер ячеистой структуры, возникающей на ранних и конечных стадиях деформации, причем это различие проявляется как в механизме образования дислокационных ячеек, так и механизме передачи пластической деформации через границы ячеистой структуры. На ранних стадиях деформации границы ячеек представляют собой клубки, сплетения, вытянутые вдоль плоскостей скольжения и в направлении скольжения. При дальнейшей пластической деформации формируется разориентированная ячеистая структу- [c.123]

В междоузлие, что приводит к образованию термических дефектов — вакансий и междоузельных катионов. Первая часть элементарного прыжка диффузии — диссоциация, т. е. выход катиона из узла решетки определяется прочностью закрепления катиона в окру-жаюЕцем его кислородном полиэдре. Вследствие ненаправленности ионных связей щелочной катион стекла связан со всеми кислородными ионами данного полиэдра и прочность его закрепления в занимаемой им полости определяется способностью взаимодействовать с окружающими ионами кислорода. Сила связи щелочного иона с каждым отдельным ионом кислорода зависит от степени поляризации электронных оболочек кислородных ионов. Электронные оболочки мостикового кислорода очень сильно поляризованы двумя ионами кремния, и связь щелочного иона с ними незначительна. Немостиковый кислородный ион может дополнительно поляризоваться щелочным катионом. Таким образом, от количества немости-ковых кислородных ионов, определяемого количеством подвижных носителей, зависит скорость перемещения катионов. [c.15]

Для описания процесса диффузии в твердом кристаллическом теле предложено несколько возможных механизмов диффузии циклический, объемный, ва-кансионный, междоузельный и краудионный (рис. 2). [c.278]

В промышленности наиболее широко применяют процессы химико-термической обработки, основанные на диффузии в железо (сталь) неметаллов углерода (цементация), азота (азотирование) и бора (борирование). Эти элементы, имеющие малый атомный радиус, образуют с железом твердые растворы виедрепия. Диффузия атомов С, N и В протекает по междоузельному механизму и не требует образования и миграции вакансии, поэтому в решетке железа эти элементы занимают часть межатомных октаэдрических междоузлий. [c.285]

Диффузия по вакансиям требует более высокой флуктуации энергии для перескока атома из одного положения в решетке в другое, чем при диффузии по междоузельному механизму, В связи с этим энергия активации эле.ментов, образующих с железом твердые растворы замещения, значительно больше энергин активации элементов, образующих твердые растворы внедрения (см. табл. 1 и 2). Как следствие этого диффузионная подвижность в твердых растворах замещения значительно ниже. Например, при 1000° С коэффициент диффузии молибдена в Y-железе (1,5-10 см /с) на четыре порядка ниже коэффициента диффузии углерода (1,5-10 см /с). Поэтому при диффузионном насыщении металлами (диффузионной металлизации) процесс ведут при более высоких температурах и длительно и, несмотря на это, получают меньшую толщину слоя, чем нри насыщении азотом и особенно углеродом. [c.288]

Подобное окисление через окислы р-типа сопровождается диффузией либо катионных вакансий, либо междоузельных И0Н01В кислорода по направлению к поверхности раздела. Если вакансии мигрируют внутрь, они должны накапливаться около [c.136]

Соседняя эквивалентная яииция определяется механизмом диффузии. В случае междоузельного механизма ею является ближайшее пустое междоузлие, при вэкансяонном механизме —ближайший вакантный узел. —Прим. авт. [c.37]

Как уяоминалось ранее, нельзя совершенно не учитывать возможность существования междоузельных примесных атомов, и это дает три возможных механизма для тог о7 чтобы б ъяс нить аномальные данные по ОЦК кристаллам. Очевидно, нужны очень тонкие экспериментальные работы по диффузии в ОЦК металлах. [c.104]

Современная точка зрения иа механизм междоузельной диффузии в растворе замещения отражена в модели, первоначально предложенной Франком и Тернбаллом [12] и существенно усовершенствованной Миллером [13] и Варбуртоиом [14]. Согласно упомянутой модели ускорение диффузии в ГЦК решетке происходит в результате перескока атома примеси из узла в междоузлие с частотой Уц и образования, тем самым, связанной пары вакансия — внедренный атом. В этом случае оба дефекта могут быстро мигрировать даже прн наличии связи между собой, что приводит к экспериментально регистрируемому ускорению диффузии. В самом деле, связанная вакансия имеет возможность обмениваться с соседним атомом растворителя с частотой У илн рекомбинировать с частотой К с внедренным атомом примеси, а внедренный атом может перескакивать с частотой К1 в узел решетки, соседний с первоначальным положением внедрения и вакансией. Таким образом, коэффициент диффузии прн механизме перемещения за счет связанных пар вакансия — атом внедрения равен [15] [c.220]

Ко времени написания данной главы, как показано в разд. 1.4, сушеству- ()т веские основания полагать, что вакансии и междоузельные атомы являются равновесными точечными дефектами в кристаллическом кремнии и что два механизма диффузии, а именно вакансионный и междоузельный с смещением, ответственны за миграцию атомов, находящихся в узлах решетки. Несмотря на это, в первой части нашего обсуждения мы примем классическую точку зрения, состоящую в том, что вакансии являются доминирующими точечными дефектами. Это делается исключительно в интересах простоты изложения, так как выводы, сделанные здесь для вакан-сионного механизма, в действительности справедливы для любых механизмов диффузии, в том числе и для механизма диффузии по междоузлиям с замещением. [c.13]

Можно ожидать, что механизмы медленной диффузии примесей аналогичны механизму само диффузии в кремнии, который классически считался вакансионным. Такое предположение в своей основе является экстраполяцией на полупроводники наблюдений точечных дефектов и собственных междоузельных атомов в металлах, где вакансии, как это надежно установлено, являются равновесными точечными дефектами. Тем не менее, вследствие исключительно малой концентрации равновесных точечных дефектов в кремнии (по оценкам порядка 10 см при температурах проведения диффузии) нет прямых доказательств того, что вакансии действительно являются равновесным типом дефектов в кремнии. Решающий эксперимент, в котором точно измеряется изменение постоянной решетки кремния Таблица 1.1. Предэкспоненциальный мнохштель и энергия активации для [c.14]

В табл. 1.1 приведены значения предэкспоненциальных множителей и энергий активации для некоторых элементов, диффундирующих в кремнии по междоузлиям [1.1]. Из-за природной разреженности кристалла кремния многие элементы растворяются в междоузлиях и в этом же состоянии и диффундируют. В их число входят щелочные и тяжелые металлы, а также О и С. Кислород является хорошим примеров элемента, образующего с кремнием связанное междоузельное состояние даже при комнатной температуре, тогда как углерод по всей видимости находится при такой температуре в узлах решетки кремния. Общий вывод заключается в том, что междоузельные диффузанты мигрируют значительно быстрее, чем находящиеся в узлах решетки, и имеют более низкую энергию активации диффузии (ср. табл. 1.1 и 1.3). Это согласуется и с излагаемой в данной главе теорией, поскольку, как будет видно из дальнейшего, энергия активации диффузии по вакансиям включает не только энтальпию миграции. Кроме того, по-видимому, наряду с примесями, диффундирующими исключительно по вакансионному или междоузельному механизмам, имеются частицы, способные диффундировать по обоим механизмам. Интересным примером элемента, диффундирующего в кремнии по такому комбинированному механизму, является Аи, имеющий низкую растворимость в междоузельном состоянии и при этом высокий коэффициент диффузии и более высокую растворимость в замещенном состоянии с низким коэффициентом диффузии. [c.15]

Приведенные факты ярко свидетельствуют о тесной связи между влиянием окисления на диффузию и ростом окислительных дефектов упаковки они также приводят к выводу о том, что в кремнии имеют место следующие физические механизмы а) легирующие атомы диффундируют по д н)йному вакансионному и междоузельному с замещением механизмам С) окисление поверхности кремния увеличивает концентрацию междоузельных атомов кремния с) окисление уменьшает концентрацию вакансий. [c.37]

До сих пор во всех обсуждениях предполагалось, что диффузия примесей аимещения в кремнии определяется одним типом точечных дефектов, а именно вакансиями. Коэффициент диффузии легирующих примесей с учетом как вакансионного механизма, так и механизма междоузельной диф-фучии с замещением,, можно представить в виде [c.37]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...