Примеси замещения

Рассмотрим примесные полупроводники. Содержащиеся в них примесные ато.мы могут оказывать сушественное влияние на электропроводность полупроводника. На рис. 3.5, а, в, д схематически представлены процессы образования свободных носителей заряда, способных участвовать в электропроводности, в собственном и примесном кремнии, эти же процессы показаны и на энергетических диаграммах (рис. 3.5, б, г, е). Для кремния характерны примеси замещения, V. е. атомы примеси заменяют атомы кремния в узлах кристаллической решетки. [c.50]

Примеси замещения. Ковалентные структуры типа алмаза. Германий и кремний — элементы четвертой группы таблицы Менделеева — имеют структуру алмаза, в которой каждый атом окружен четырьмя ближайшими соседями. В данной структуре действуют ковалентные связи. [c.234]

На рис. 18 показано влияние размера зерна на положение порога хрупкости Nb, Мо и W [23], на рис. 19 — влияние примесей внедрения на порог хладноломкости V [24], Nb [25] и Мо [26], а на рис. 20 -влияние примесей замещения на порог хладноломкости V [24]. [c.29]

Рис. 20. Влияние примесей замещения на температуру перехода ванадия из пластичного в хрупкое состояние [241

Наиболее распространенными примесями замещения в сталях являются хром, марганец, кремний, никель и молибден. Реже встречаются ванадий, алюминий, титан и кобальт. Кратко сформулируем основные выводы о влиянии этих элементов на охрупчивание под воздействием среды, а затем перейдем к более детальному обсуждению. [c.53]

Примером совместного влияния (и взаимодействия) примесей замещения и внедрения могут служить представленные на рис. 7 сравнительные данные о разрушении пяти высокопрочных сталей [c.58]

Примеси замещения, введенные в металлы и сплавы Fe— Сг — Ni в количестве до 5 ат. %, также могут оказать значительное влияние на сопротивляемость сплава радиационному распуханию. В работах Джонстона и др. [187, 203] приведены результаты исследования радиационного распухания сплава Fe — 15 Сг — 20 Ni, легированного молибденом, алюминием, титаном, цирконием, кремнием, после облучения ионами Ni" с энергией 5 МэВ и в реакторе. Некоторые из них графически представлены на рис. 104. Видно, что введение титана, ниобия, кремния и циркония приводит к уменьшению распухания, причем цирконий подавляет распухание наиболее эффективно. Данные о влиянии молибдена неоднозначны легирование сплава молибденом приводит к увеличению распухания в условиях ионного облучения и к уменьшению при облучении в реакторе. Совместное легирование сплава кремнием и титаном подавляет распухание более эффективно, чем легирование каждым элементом в отдельности. [c.176]

Процесс рекристаллизации, как указывалось, связан с перемещением границ зерен. Введение примесей, особенно в небольших количествах, существенно влияет на рекристаллизацию, обычно затрудняя ее (задерживая миграцию границ). В работе [59] изучалось положение атомов матрицы и примеси (замещения и внедрения) на границах зерен в процессе рекристаллизации. Для этой цели была разработана методика [178], позволившая с помощью авторадиографии и металлографического анализа наблюдать за одним и тем л<е зерном. Было исследовано положение границ зерен при рекристаллизации чистых железа, никеля, молибдена, а также при наличии на границах зерен железа различных примесей олова, никеля, вольфрама, углерода. Для проведения опыта образцы активировались с поверхности радиоактивным изотопом, а затем при относительно низких температурах производились диффузионное насыщение границ, деформация и нагрев до разных температур, при которых происходила рекристаллизация. [c.202]

Приведенные выше данные [59] показывают, что примеси замещения, находящиеся на границе зерна, могут быть весьма прочно связаны с ней. Эти примеси даже после многократной пластической деформации и термической обработки при температурах значительно выше рекристаллизационных, а также после полиморфного превращения не покидают границ исходного зерна. [c.205]

Все точечные дефекты (вакансии, межузельные атомы, атомы примесей замещения или внедрения) образуют в окружающей решетке поля напряжений и поэтому взаимодействуют с дислокациями, при этом упругая энергия всей системы понижается. Наиболее важную роль из указанных точечных дефектов играют, по-видимому, примеси. Взаимодействие дислокаций с примесями должно приводить к перераспределению последних, в результате которого свободная энергия системы уменьшается. Взаимодействие движущейся дислокации с растворенными атомами бывает упругим, электрическим или химическим. [c.298]

Диффузия углерода в этих условиях протекала иначе независимо от режима обработки наблюдалось только объемное проникновение атомов углерода с примерно одинаковым коэффициентом диффузии. При этом был получен второй неожиданный результат для примесей внедрения коэффициент диффузии оказался меньше, чем для примесей замещения (D g 4-10 ° см /сек 16-10 ° сж сек ). При более низких [c.346]

Таким образом, образование дисперсной фазы при температуре введения кислорода в металл в процессе его охлаждения, очевидно, ведет к дальнейшему выделению растворенного кислорода в виде вторичных фаз. Кроме того, некоторые примеси замещения, присутствующие в ниобии, могут образовывать окислы некоторые из них могут быть летучими. Окислы ниобия и металлических примесей, рассеянные в матрице и на несовершенствах решетки, например дислокациях, могут способствовать возникновению напряжений в решетке, вызывая увеличение Тк [24]. [c.114]

Примеси в титане повышают его прочностные свойства и снижают пластические. Примеси внедрения оказывают более сильное влияние на свойства титана, чем примеси замещения. [c.49]

Особая роль точечных дефектов типа вакансий в процессах рассеяния тепловых волн обусловлена значительно большими искажениями по сравнению с примесями замещения. Это следует из выражения для поперечника рассеяния фононов точечным дефектом, записанного в виде [1] [c.351]

Расчет по (1) для щелочногалоидных кристаллов показывает [1], что величина для анионной вакансии в КС1 в 15 раз больше соответствующего значения примеси Вг . Для катионных вакансий поперечник рассеяния фононов в 3—5 раз превышает поперечник примеси замещения. [c.351]

Растворение металлических элементов замещения в молибдене или других металлах в общем случае ухудшает пластичность и повышает порог хладноломкости. Небольшие добавки элементов замещения, играя роль рас-кислителей, могут снижать температуры перехода из пластичного состояния в хрупкое. Такими элементами являются, в частности, алюминий, церий, титан, цирконий, добавка которых в количестве 0,1—0,5% снижает температурный порог хрупкости. Значительное легирование примесями замещения всегда повышает порог хладноломкости. Исключение составляет рений (так называемый срениевый эффект ), который снижает порог хладноломкости молибдена, вольфрама и хрома (рис. 392). Чтобы получить ощутимое положительное влияние рения на свойства металла VI группы, необходимо вводить этот элемент в больших количествах (30—50%). [c.532]

Выше были рассмотрены случаи, когда в идеальном кристалле находится только один точечный дефект (или несколько невзаимодействующих дефектов). Перейдем теперь к рассмотрению взаимодействия точечных дефектов. Следует отметить, что дефекты могут быть двух типов 1) дефекты, которые взаимодействуют и не находясь в кристалле (атомы примеси замещения и внедрения), и 2) дефекты, для которых вне метал.лической матрицы вообще но имеет смысла говорить о взаимодействии (вакансии, пары из вакансии и атома примеси). Металлическая матрица вызывает существенное изменение взаимодействия в первом случае и полностью определяет его во втором. В частности, деформация решетки, вызванная дефектами, ггриводит, как уже отмечалось во введении, к их деформационному взаимодействию, обладающему весьма универсальным характером. [c.113]

Общие представления. Для большинства полупроводниковых приборов используются примесные полупроводники. Поэтому в практике важное значение имеют такие полупроводниковые материалы, у которых ощутимая концентрация собственных носителей заряда появляется при возможно более высокой температуре, т. е. полупроводники с достаточно широкой запрещенной зоной. В рабочем интервале температур поставщиками свободных носителей заряда являются примеси. Примесями в простых полупроводниках служат чужеродные атомы. Под примесями в полупроводниковых химических соединениях понимают не только включения атомов посторонних элементов, но и избыточные по стехиометрическому составу атомы тех самых элементов, которые входят в химическую формулу самого соединения. Кроме того, роль примесей играют всевозможные дефекты кристаллической решетки пустые узлы, атомы или ионы, оказавшиеся в междоузлиях решетки, дислокации или сдвиги, возникающие при пластической деформации кристалла, микротре-дины и т. д. (стр. 12). Если примесные атомы находятся в узлах кристаллической решетки, то они называются примесями замещения, если в междоузлиях — примесями внедрения. [c.233]

Точечные дефекты — это нарушения решетки в изолированных друг от друга точках решетки. К таким дефектам относятс51 вакансии (узлы решетки, в которых нет атомов), замещающие атомы или примеси (замещение в узле решетки атома каким-либо атомом иной природы), атомы внедрения или дислоцированные атомы (инородные атомы или атомы основного вещества, расположенные в междоузлиях решетки). Размеры этих дефектов примерно равны атомному диаметру. [c.11]

Влияние титана неоднозначно и зависит, по-видимому, от конкретной микроструктуры сплава. В мартенситно-стареющих сталях титан входит в состав интерметаллида N13X1. В этих сталях, поведение которых при закалке отличается от поведения большинства других сталей, рассматриваемых в данном разделе, титан усиливает водородное охрупчивание [27, 28], даже если принять во внимание вероятное изменение предела текучести с повышением его содержания. В то же время в прочих ферритных и мартенситных сталях при широких изменениях концентрации титана, уровня прочности и микроструктуры наблюдалось, как правило, существенное повышение стойкости в средах, содержащих как Нг, так и НаВ [10, 19, 20, 28, 29]. Положительное влияние титана при этом объясняли его способностью ограничивать количество остаточного аустенита, что снижает и опасность последующего образования мартенсита [28, 30]. Однако, как показывают недавние результаты, главная роль титана, если он присутствует в виде примеси замещения или в форме мелкодисперсного равномерно распределенного карбида, заключается в том, что он действует как преимуществен- [c.55]

Атомы растворенных в металле элементов, мигрируя под действием тепловых флуктуаций в кристаллической решетке, перемещаются в неоднородных полях напряжений, создаваемых дислокациями, в места с минимальной энергией. Поле упругих напряжений у краевой дислокации имеет как гидростатическую, так и сдвиговую компоненты у винтовой же — только сдвиговую. Примеси замещения и внедрения во всех типах кристаллических решеток, наиболее распространенных у металлов г. ц. к., гекс. п. у. и о. ц. к., создают гидростатическую деформацию и поэтому взаимодействуют е краевыми дислокациями. Энергия этого взаимодействия, приводящего к конденсации примесных атомов на краевой дислокации и образованию так называемой атмосферы Котрелла, определяется, главным образом различием размеров примесного атома и места, занимаемого им в кристаллической решетке. [c.38]

Для изучения возможных эффектов атомного упорядочения в 2Н — ТР (AIN)J,(Si )l в [86] проводились квантовохимические расчеты (зонный метод сильной связи) легированных систем — бинарных кристаллов 2Я-АШ и 81С, содержащих изолированные примеси замещения — атомы 81, С и А1, М, соответственно. [c.57]

Установлено, что при введении примесей замещения (81 -э А1, С К) в соседние узлы в спектре возникают примесные 81, С-уровни вблизи нижнего края ЗЩ нитрида. Резко отличным становится спектр примесных состояний для антисайтов (81 —> N, С А1). Уровни дефектов концентрируются в области ЗЩ кристалла и приводят к драматическим изменениям диэлектрических свойств матрицы. Анализ энергетического состояния систем показал (табл. 2.6), что при замещении 81 —э А1, С —> N наиболее химически стабильной будет система с кластером примесных элементов, где образуются прочные межатомные связи 81—С. Менее выгодно изолированное положение дефектов. [c.57]

Сходная идеология использована [15] при анализе эффектов внедрения в нитрид кремния /-элементов, часто используемых в качестве легирующих добавок в р-сиалонах. Рассмотрено возмущающее действие изолированных примесей замещения — серии 3локальных связей в р-нитриде. ЗС М—возрастает с ростом номера /-элемента по группе (в пределах о—0,1 е на связь М—N). Общая величина ЗС определяется двумя противоположными эффектами — антисвязывающим характером взаимодействий остовных состояний металла с 25,2р-орбита-лями азота и образованием связьшающих M3 /—N2J,2p- o тoяний. [c.98]

Движение атомов в твердом растворе — один вз частных случаев диффузии ). Как именно мигрируют примеси замещения Можно предложить несколько способов, но на сегодня установлено, что в большинстве случаев реализуется ракансионный механизм, [c.159]

Механические свойства титана существенно зависят от содержания примесей в металле. Различают примеси внедрения — кислород, азот, углерод, водород и примеси замещения, к которым относятся железо и кремний. Хотя примеси повышают прочность, но одновременно резко снижают пластичность, причем наиболее сильное отрицательное действие оказьшают примеси внедрения, особенно газы. При введении всего лишь 0,003 % Н, 0,02 % N или 0,7 % О титан полностью теряет способность к пластическому деформированию и хрупко разрушается. [c.697]

Эффективным методом закрепления дислокаций является введение в поверхностный слой примесных атомов. Ограничение подвижности дислокаций вблизи поверхности препятствует образованию стабильных полос скольжения и возникновению микротрещин. Имеющие высокую подвижность и небольшой атомный радиус примеси внедрения сегрегируют к дислокациям и образуют так называемые атмосферы Коттрелла [81], тормозящие перемещение дислокаций. Примеси замещения, обычно имеющие большой атомный радиус, также могут являться препятствием перемещения дислокаций. Особенно эффективным оказалось одновременное введение в стали ряда примесей замещения (Ti, Та, Nb, Y, Sn) и внедрения (С, N, В). Обработанные таким образом поверхности имеют высокую твердость и износостойкость. Предполагается, что под действием поля упругих напряжений образуются подвижные несферические комплексы атомов внедрения и замещения, активщ) взаимодействующие с дислокациями и упрочняющие матрицу [1, 163]. Такие комплексы эффективны даже при высоких температурах. В частности, высокую твердость сплава Fe—Ti—С, относительная атомная масса Ti в котором составляет 2%, легче объяснить указанным эффектом, чем дисперсионным упрочнением частицами Ti или образованием твердого раствора Ti в матрице Fe. [c.18]

Ряд самосогласованных расчетов по методу функционала локальной плотности с использованием функций Грина был недавно выполнен и для полупроводников. Расчеты относились к вакансиям в кремнии, алмазе, арсениде и фосфиде галлия, а также к таким примесям замещения, как водород, углерод, азот или кислород (рис. 1). Все эти дефекты служат причиной появления локализованных состояний в запрещенной зоне полупроводника. Эффекты электронного экранирования, самосогласованно описываемые в рамках функционала локальной плотности, особенно важны в случае более ионных кристаллов (таких, как упомянутые выше соединения галлия) и приводят к тому, что потенциал дефектов сильно локализуется ( на длинах порядка радиуса первой координационной сферы). Расчеты показывают, что такое же или еще большее значение имеют эффекты релаксации решетки вблизи дефекта. Как было установлено Дж. Бараффом с сотрудниками, в случае вакансии в кремнии искажения в значительной степени определяются величиной заряда, локализованного на дефекте. Для этого чам [c.196]

Вместе с тем атомистические аспекты "конкуренции" атомов Р и С на границах зерен например, природа общих центров адсорбции для фосфора — примеси замещения в л-Ре и углерода — примеси внедренин, возможность химического и упругого взаимодействия (отталкивания) Р и С в зоне адсорбции, которое может приводить к эффектам, аналогичным конкуренции на общих центрах [34] остаются пока неизвестными. [c.72]

При отклонении от стехиометрического состава образцы халько-генидов свинца обладают электронной электропроводностью за счет избытка свинца или дырочной электропроводностью за счет избытка элемента Ч группы таблицы Менделеева. Замена атомов свинца одновалентными металлами Ма, Ag или Си означает введение акцепторной примеси. Замена трехвалентным металлом, например В1, равноценна введению донорной примеси. Замещение атома элемента VI группы галогеном VII группы также эквивалентно введению донора. [c.104]

На рис. 5.4 показано положение атома донорной (Те) и акцепторной (2п) примесей в кристаллической решетке антимонида индия (1п5Ь). Примеси элементов И, IV, VI групп обычно оказываются примесями замещения. [c.250]

Диффузное раеееяиие иа дифракционных картинах может возникнуть из-за неправильного расположения атомов по узлам решетки, при котором сохраняется лишь ближний порядок заполнения этих положений (гл. 17), или из-за неупорядоченного расположения вакансий, атомов внедрения или примесных атомов. Наиболее важный дифракционный эффект, возникающий благодаря наличию малых дефектов в кристаллах, часто связан с полем деформации в окружающей области кристалла. При наличии атомной вакансии, атома внедрения или пары атомов либо атома примеси (замещения) соседние атомы могут смещаться из своих положений в усредненной решетке иа значительные доли межатомных расстояний. Смещения атомов довольно медленно уменьшаются с увеличением расстояния от точечных дефектов, так что наличие дефекта влияет иа положение большого числа атомов. В результате дифракционный эффект, связанный со смещениями атомов, может быть значительно сильнее дифракционных эффектов, вызванных самими примесными атомами, атомами внедрения или вакансиями. [c.262]

Если, примесные атомы находятся в узлах кристаллической решетки, то они называются примесями замещения, если в междуузлии — то примесями внедрения. [c.325]

Подобные соображения позволяют рассматривать твердые растворы как кристаллы, обладающие квазиаморфной структурой, аналогичной стеклам [14]. Очевидно, такой структурой по отношению к рассеянию фононов обладают не только твердые растворы, но и кристаллы, богатые вакансиями, которые создают области искажений, в несколько раз превышающие таковые для примесей замещения. [c.358]

Концентрация носителей тока в полупроводниках в очень сильной степени зависит от наличия примесей. При введении в четырехвалентный германий Ge или кремний Si элементов пятой группы периодической системы Д. И. Менделеева (As, Sb, Р и др.) пятый электрон внешней оболочки примеоного атома не участвует в образовании ковалентных связей с четырьмя соседними атомами Ое и ведет себя как свободный электрон в поле кристаллической решетки. При введении же элементов третьей группы (В, А1, Ga, In и др.), которые входят в Ge как примеси замещения, в соответствующем узле решетки для насыщения четырех ковалентных связей нехватает одного электрона. Отсутствие электрона в одной из этих связей соответствует появлению в решетке свободной дырки, т. е. положительного носителя тока. [c.39]

Однако на практике такая зависимость не наблюдается. Это связано с тем, что в реальных кристаллах всегда имеются дефекты, возникшие из-за присутствия примесных ионов, имеющих валентность, отличную от валентности ненов основного вещества. Если в щелочно-галогенидных кристаллах типа НаС1 имеются, например, двухвалентные катионные примеси, такие как Ва, 5г, Са, Сб и др., то они, как показывают рентгенографические исследования, входят в кристалл как примеси замещения, т. е. ионы Ва, 5г, Са. Сс1 занимают катионные узлы решетки. Так как при растворении примесей суммарный электрический заряд кристалла остается равным нулю, то при замещении одного катионного узла решетки двухвалентным катионом возникает катионная вакансия. Таким образом, при низких температурах в кристалле концентрация катионных вакансий, определяющая удельную проводимость кристалла, будет значительно выше, чем концентрация вакансий, образовавшихся из-за тепловых флуктуаций. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...