Коэффициент разделения примесей

Коэффициент разделения примесей 195 [c.195]

Коэффициент разделения примесей [c.195]

Рис. 5.4. Зависимости коэффициентов разделения примесей в точке плавления 51 (сверху) и Ое (снизу) от тетраэдрических радиусов примесных атомов [32].

Эффективный коэффициент разделения примесей [c.201]

В реальных условиях фронт кристаллизации движется со скоростью большей, чем скорость диффузии примесей в расплаве. Пусть для определенности Ко < 1. Тогда по мере роста кристалла со скоростью V за счет того, что твердая фаза содержит меньше примеси, чем исходный расплав, из которого она образуется, концентрация примеси в расплаве у границы раздела возрастает. Накопление избытка примеси, выделяющейся у движущегося фронта кристаллизации, приводит к образованию перед ним диффузионного слоя 6, из которого примесь путем диффузии переходит в объем расплава (рис. 5.6,6). Если же равновесный коэффициент разделения примеси Ко > 1, то вблизи поверхности роста ощущается недостаток примеси. В стационарном режиме роста кристалла должен существовать поток примесного компонента от границы роста в глубь расплава, если Ко < 1, или к ней, если Ко > 1. В этих условиях содержание примеси в закристаллизовавшейся части кристалла s определяется концентрацией примеси в расплаве у фронта кристаллизации (0). Так как (0), как правило, неизвестна, то в этих неравновесных условиях связь между концентрациями примеси в твердой s и жидкой фазах определяется с помощью эффективного коэффициента разделения К [c.202]

Найдем связь между эффективным К и равновесным Ко коэффициентами разделения примеси. Для этого необходимо найти зависимость, описывающую распределение концентрации примеси в расплаве перед движущемся фронтом кристаллизации. Математически распределение примеси в системе кристалл-расплав описывается дифференциальным уравнением массообмена в движущейся среде [c.202]

Коэффициент разделения примесей 203 [c.203]

Рис. 5.7. Зависимости эффективного коэффициента разделения примесей К от приведенной скорости роста Д = V5/D [37].

Общие принципы такого легирования заключаются в следующем. Навеска примеси p , подлежащая введению в расплав или жидкую зону для получения в твердом кристалле концентрации N , рассчитывается по формуле, определяющей коэффициент разделения примеси (см. гл. 5). [c.266]

Вследствие того что к чистоте полупроводниковых материалов предъявляются особые требования, содержание примесей в них невозможно определить обычным химическим или спектральным анализом. Для этой цели применяются косвенные методы измерения, наиболее распространенным из которых является измерение электросопротивления. Полупроводниковые сорта кремния, выпускаемые промышленностью, содержат ничтожные количества бора и фосфора (как правило, 10 —до 10" %). Поскольку фосфор в расплавленном кремнии более растворим, чем в твердом, его можно отделить от кремния методом зонной очистки. Однако бор, который имеет низкий коэффициент разделения, нельзя удалить этим методом. [c.339]

В газе имеется малая примесь молекул, которые могут поглощать лазерное излучение. Поток газа с прнмесью, имеющий поперечный размер L, облучается в поперечном направлении излучением. В результате после прохождения газом зоны облучения создается неоднородное распределение примеси в потоке. Показать, что, для того чтобы получить заметный коэффициент разделения, нужно затратить на одну молекулу энергию излучения порядка [c.15]

При очистке металла дистилляцией происходит перераспределение основного металла и примесей между жидкостью и паром. Оно характеризуется коэффициентом разделения [c.43]

Коэффициент разделения показывает, насколько целевой компонент сконцентрирован в кристаллической фазе по отношению к жидкой. В случае глубокой очистки, когда х 1 и 1 являются концентрациями примеси в твердой и жидкой фазах, выражение для коэффициента разделения упрощается, и а = х/у. При а > I примесь будет концентрироваться в выпадающих кристаллах, при а < 1 содержание примеси будет увеличиваться в маточном растворе. [c.299]

С учетом этого из системы уравнений материального баланса, записанных для каждой ступени, можно получить выражение для концентрации примеси в кристаллах после и-й ступени при условии постоянства коэффициента разделения [c.302]

Если легирование производится с целью выделения в качестве рабочего уровня А1, то 2п и заданная компенсирующая донорная примесь (например, сурьма) вводится в соотнощении < N 1 < Л 2п- Практически обе эти примеси вводятся в расплав одновременно с учетом их коэффициентов разделения. Из р Т) (кривая 2 на рис. 3.18) определяются концентрации основной и компенсирующей примесей, а также степень компенсации рабочего уровня [c.129]

Для оценки эффективности очистки веществ от примесей кристаллизацией из расплава служит коэффициент разделения К, представляющий собой отнощение концентрации растворенного вещества в твердой фазе к его концентрации в жидкой фазе [c.195]

С помощью равновесного коэффициента разделения Ко характеризуют эффект разделения компонентов смеси в каждый момент равновесия между кристаллом и расплавом. Его называют равновесным именно потому, что он отражает состав фаз на диаграмме состояния, построенной в близких к равновесию условиях, то есть при достаточно малых скоростях кристаллизации. В этом случае концентрация примеси, растворенной в расплаве С , одинакова во всем объеме расплава, а ее концентрация в закристаллизовавшейся части = КоС . [c.196]

Определенные таким способом коэффициенты разделения точны при следующих условиях 1) С = Ni, то есть все атомы примеси электрически активны (обычно соблюдается в пределах растворимости примесей) [c.198]

Для полупроводниковых соединений характерен тот же интервал значений Ко, что и для Ое и 51, но большее количество примесей имеет Ко > I я корреляция коэффициентов разделения с ковалентными радиусами примесей более слабая. Очистка полупроводниковых соединений сопряжена с большими трудностями, чем очистка элементарных полупроводников. Поэтому обычно очистку соединений начинают с очистки входящих в соединение компонентов, а затем производят синтез предварительно очищенных компонентов. Суммарное содержание остаточных примесей в исходных материалах обычно составляет величину и10 -10 %. Часто синтез совмещают с последующей дополнительной очисткой соединения путем направленной или зонной кристаллизации расплава (см. ниже). Однако, как правило, даже в чистом с химической точки зрения соединении остаются собственные дефекты, возникающие из-за отклонения состава от стехиометрического (неточности в соотношении числа атомов компонентов в соединении относительно формульного состава). К таким соединениям относятся, например, соединения [c.200]

В реальных условиях фронт кристаллизации может двигаться со скоростью большей, чем скорость диффузии примеси в расплаве. В этих неравновесных условиях связь между концентрациями в твердой и жидкой фазах описывается с помощью эффективного коэффициента разделения К. Для повышения эффективности процесса очистки необходимо предельно приблизить значение К к Ко. Это может быть достигнуто за [c.213]

Канальная неоднородность возникает вследствие существования зависимости эффективного коэффициента разделения К от кристаллографической ориентации растущей поверхности. В ряде случаев отнощение К в разных кристаллографических направлениях может достигать 10-15. Так, например, в 51 и Ое для некоторых примесей наибольший коэффициент разделения наблюдается при росте кристалла в направлениях <111>. [c.247]

При выборе примесей для легирования необходимо учитывать величину коэффициента разделения и ее изменение при изменении условий [c.266]

Пусть, для определенности. Ко < 1. Тогда если скорость роста кристалла V больше, чем скорость выравнивания состава в жидкой фазе, то из-за оттеснения примеси из твердой фазы в жидкую и замедленности диффузионных процессов установления равновесия в жидкой фазе концентрация примеси в расплаве у границы раздела будет возрастать. Накопление избытка примеси приведет к образованию перед движущимся фронтом кристаллизации диффузионного слоя 6, из которого примесь путем диффузии переходит в объем расплава. Если Ко > 1, то вблизи поверхности роста ощущается недостаток примеси. Таким образом, от равновесного коэффициента разделения Ко мы переходим к эффективному К и учитываем влияние условий выращивания на процессы легирования [c.267]

Зависимость К от V показана на рис. 7.1 для двух скоростей вращения и трех значений равновесного коэффициента разделения Ко. Видно, что только при скоростях V < 4 10 см/с можно говорить о совпадении К и Ко. Из рисунка также видно, сколь важно вращение расплава и (или) кристалла для выравнивания концентрации примеси в расплаве. Особенно это важно в условиях зонной плавки без перемешивания расплава 6 может достигать размеров зоны. При 6 = I си К я Ко становятся сопоставимы по величине только при V < 10 см/с. Именно поэтому скорости выращивания кристаллов в методе зонной плавки значительно меньше, чем при вытягивании кристалла из расплава. [c.267]

С предельной растворимостью электрически активной примеси в кристаллах тесно связан и ее коэффициент разделения Ко. Анализ корреляции между предельной растворимостью и коэффициентом разделения Ко электрически активной примеси в германии и кремнии показывает связь типа [c.282]

Применение радиоактивных изотопов в качестве открытых источников излучения. В шахтных печах износ кладки, скорость перемещения шихты. В печах для рафинирования перемещение материала, определение количества (например, шлака). В кокильном литье — для исследования процессов кристаллизации при затвердевании. Исследование пор очистка, введение примесей, разделение. Диффузия — определение коэффициентов самодиффузии. Износ, коррозия, отгонка -материала, образование окалины, окисление. [c.213]

Наиболее распространенный метод обогащения каменных углей основан на разделении угля и примесей по удельному весу в воде осадочной машины или в токе воздуха при воздушном обогащении. Применяется и ручной способ обогащения путем отбора пустой породы с транспортерной ленты, а также обогащение, основанное на различии значений коэффициента трения угля и пустой породы. [c.29]

Если расплав германия содержит два рода примесей с разными коэффициентами сегрегации, дающими разный тип проводимости, то при изменении скорости выращивания можно получить кристалл с избытком той или другой примеси. Этим свойством пользуются при получении большого количества р—п-переходов, выращенных в процессе вытягивания одного монокристалла затем монокристалл может быть разрезан на нужное число элементов. Например, вводя в расплав германия примеси сурьмы и галлия (сурьмы в несколько большем количестве, так как она имеет меньший коэффициент сегрегации), и при большой скорости вытягивания получают области кристалла с проводимостью п-типа, при более медленной — р-типа между этими областями создаются р—п-переходы. Эту процедуру можно повторять много раз, т. е. в одном монокристалле можно получить несколько последовательных п и р-областей, разделенных плоскими и параллельными р— -переходами. [c.175]

Кристаллизация из раствора часто способствует получению более чистого и соверщенного по структуре полупроводникового монокристалла. Это связано с тем, что в этом случае процесс кристаллизации проводится при низких температурах, что ведет к меньщему загрязнению выращиваемого кристалла. Кроме того, происходит дополнительная очистка кристалла от примесей, если коэффициент разделения примеси в нем К < I. Например, соединение GaP в процессе кристаллизации из раствора может очищаться от таких примесей, как Ag, u, Fe, коэффициент разделения которых в GaP меньще 1. [c.235]

Наиболее распространенный метод определения коэффициента разделения основан на измерении концентрации свободных носителей заряда в чистом и легированном полупроводнике (предполагается, что примеси электрически активны). Схема определения непосредственно вытекает из самого смысла Ко = Сз/С , то есть сводится к определению концентрации примеси в твердой фазе, соответствующей ее заданной концентрации в жидкой фазе. Пусть навеска электрически активной примеси р,-вводится в расплав предварительно очищенного слитка при положении Хо фронта кpи тaллизaции (рис. 5.3 кристаллизация полупроводникового материала проводится методом зонной плавки (см. ниже)). Если концентрация введенной примеси N1 = С5 заметно превышает разность [c.196]

До сих пор мы рассматривали равновесные коэффициенты разделения, рассчитываемые из фазовых диаграмм или получаемые методом, основанным на измерении концентрации свободных носителей в легированных полупроводниках. И в том, и в другом методах коэффициент разделения определялся в условиях, близких к равновесным. Эти условия, как правило, выполняются при достаточно малых скоростях кристаллизации расплава. В этом случае концентрация примеси С , растворенной в расплаве, одинакова во всем его объеме (рис. 5.6,а), а ее концентрация в закристаллизовавшейся части Сз = К0С1. [c.201]

При кристаллизации из раствора растворитель должен удовлетворять следующим требованиям существенно снижать температуру процесса выращивания кристалла иметь достаточно малое давление собственных паров не загрязнять выращиваемый кристалл, то есть иметь малый коэффициент разделения желательно, чтобы атомы растворителя в кристалле (растворяемое вещество) являлись нейтральной примесью. Подобрать растворитель, удовлетворяющий всем сформулированным требованиям, очень трудно. Различают следующие случаи 1) растворителем служат вещества, не входящие в состав выращиваемого кристалла (например, Н2О для Na l) 2) растворителем служит один из компонентов выращиваемого кристалла (Ga для GaP). [c.235]

Поэтому при выращивании кристалла в данном направлении при выпуклом или вогнутом фронте кристаллизации по оси выращенного слитка образуется канал , имеющий форму трубки, в которой концентрация примеси в несколько раз выще, чем в остальной части кристалла. В частности, при выпуклом в расплав фронте кристаллизации анизотропия коэффициента разделения К примеси в зависимости от ориентации влечет за собой появление такого эффекта, как эффект грани. Суть этого эффекта состоит в следующем. Рассмотрим монокристалл со структурой типа алмаза, растущий в направлении <111>. В центральной части фронта кристаллизации возникает хорощо развитая грань 111 , размеры которой зависят от величины теплового переохлаждения. Скорость роста этой грани, находящейся в более переохлажденной области, будет намного больще, чем других участков фронта кристаллизации, где переохлаждение существенно меньще. Различие условий роста на грани и вне ее способствует разному распределению примеси между жидкой и твердыми фазами в этих областях и образованию канала по оси растущего кристалла, в котором концентрация примеси оказывается выще, чем в других частях кристалла. Основные пути предотвращения канальной неоднородности — выращивание кристалла в кристаллографических направлениях, отличающихся от направлений, где коэффициент разделения максимален спрямление фронта кристаллизации растущего кристалла, небольщие скорости роста кристалла, хорошие условия перемещивания расплава. [c.248]

Таким образом, предельные растворимости электрически активных примесей и их коэффициенты разделения связаны прямо пропорциональной зависимостью и отражают один и тот же процесс вхождения и устойчивость положения примесных атомов в узлах или междоузлиях кристаллической рещетки основного вещества (см. гл. 8). Из соотнощения (7.8) и значений Ко, приведенных на рис. 5.4, можно определить значения С , учитывая, что Мо для германия и кремния равны соответственно 4.5 1022 см-з и 5 1022 см-3. [c.282]

Быстро диффундирующие примеси имеют значительно меньщие растворимости в соответствии с их коэффициентами разделения. У этих примесей наблюдается максимум растворимости в области Т < Т пл. при дальнейшем уменьшение растворимости с понижением Т. [c.314]

Выще было показано, что существует резкое различие в значениях коэффициентов диффузии в Ge и Si для примесных элементов IIIA, VA групп и примесных элементов IB, VIII (переходные металлы) групп таблицы Менделеева. С другой стороны, эти две группы примесей резко различаются и по значениям растворимости в Ge и Si (см. рис. 8.11). Те примесные элементы, которые обладают аномально высокой скоростью диффузии, имеют очень малую растворимость и малые коэффициенты разделения в Ge и Si. Такая корреляция не является случайной. Она [c.316]

Несмотря на большие потенциальные возможности, применение диэлектрофореза все еще ограничено в большинстве случаев лабораторными и пилотными установками. В промышленности такие классификаторы нашли применение в качестве фильтров для диэлектрических жидкостей и для удаления примесей из пищевых полуфабрикатов. В качестве среды для диэлектрической классификации используют нитробензин, керосин, ксилен, этанол и пропанол. При классификации в воздухе в большей степени влияют форма, плотность и дипольный момент частиц. Поэтому потенциальное использование этих классификаторов связано с разделением волокнистых материалов и частиц по их коэффициенту плоскостности . [c.179]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...