Диффузия при низкой концентрации примеси

ДИФФУЗИЯ ПРИ НИЗКОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСИ [c.257]

Характерной особенностью уравнения (29) является слишком большое увеличение энтропии при введении в кристалл нескольких первых атомов примеси или нескольких дефектов. Таким образом, несмотря на то что кристалл уже содержит небольшое количество различных примесей и дефектов, w увеличивается в N раз при Добавлении нового дефекта или атома новой примеси. Это имеет большое значение при вычислении скоростей процессов когда нужно подсчитать концентрацию атомов, находяш,ихся в высокоэнергетических состояниях, являюш ихся промежуточными состояниями в кинетических процессах. Доказательством постоянного наличия в системе хотя бы нескольких таких высокоэнергетических конфигураций служит большая величина энтропии смешения при низких концентрациях. Это положение будет рассмотрено более подробно при последующем обсуждении диффузии и скорости зарождения новой фазы. [c.28]

Используя этот метод, можно осуществить расчеты коэффициентов диффузии с высокой точностью, в том числе и при низких температурах, где никакой другой метод неприменим определять изменение концентрации твердых растворов распределение примесей получать информацию о фазовых и полиморфных превращениях и изменениях дислокационной структуры. [c.122]

Существуют два различных случая, когда диффузия примеси заданного типа происходит в условиях примесной проводимости. Чаще всего примесная проводимость исходного материала обусловлена высокой концентрацией самой мигрирующей примеси. Примеры такой диффузии имеют место при предварительном нанесении примеси на поверхность образца, когда концентрация примеси на поверхности превышает предел ее растворимости в кристалле или находится вблизи него либо при разгонке предварительно нанесенных или имплантированных слоев. В иных случаях примесная проводимость исходного материала возникает из-за наличия других примесей. Примером такой диффузии является перераспределение примесей, уже имеющихся в кристалле в относительно низких концентрациях, во время [c.30]

При низких значениях концентрации примеси измеренные диффузионные профили хорошо согласуются с решениями уравнения диффузии с постоянными значениями коэффициентов диффузии. В этих случаях конкретные пути перемещения атомов примеси, как правило, не известны. При высоких значениях концентрации примеси форма диффузионных профилей отклоняется от формы, предсказанной простой диффузионной теорией. Это отклонение обусловлено влиянием на процесс диффузии примесей факторов, не принятых во внимание в диффузионных уравнениях, и в первую очередь, концентрационной зависимостью коэффициентов диффузии, входящих в уравнение диффузии. Для объяснения экспериментальных результатов концентрационной зависимости коэффициентов диффузии и для анализа других аномальных результатов процесса диффузии были предложены различные атомные модели, основанные на взаимодействии дефектов с примесными атомами. Атомистическая теория диффузии находится сейчас еще в процессе активного развития, поэтому мы начнем с обсуждения диффузионных процессов в рамках первого приближения. [c.284]

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. [c.309]

Для приборно-технологического моделирования СБИС все в большей мере требуется привлечение двумерных моделей. В этой главе описан практический подход к моделированию технологических процессов изготовления ИС. Для моделирования имплантации, окисления и диффузии при низкой концентрации примеси используются аналитические модели благодаря их точности, способности учитывать эмпирические данные, а также малым затратам машинного времени. Для расчета процесса диффузии с высокой концентрацией в структурах, имеюцщх границы произвольной формы, применяются численные методы, которые являются более общими, но требуют значительно больших затрат машинного времени. Выходные параметры программы моделирования технологического процесса передаются непосредственно программе моделирования работы прибора, использующей ту же расчетную сетку, что позволяет избежать потери точности, возникающей при интерполяции результатов на новую сетку. Несмотря на то, что прямая верификация двумерных профилей концентрации примесей в настоящее время неосуществима, показана возможность точного предсказывания электрических характеристик прибора, а это и является основной целью моделирования технологического процесса. [c.275]

Если коэффициент диффузии является константой в течение всего высо-,котемпературного процесса, что справедливо при низкой концентрации примеси, уравнение диффузии ЬМ/Ы = V становится линейным. [c.257]

Формула (10.4) справедлива при высоких температурах, типичных для диффузионного процесса, при этом предполагается, что термическое равновесие и локальная нейтральность не нарушаются. При низкой концентрации примеси п Тогда можно считать коэффициент диффузии константой и опустить слагаемые в (10.1), связанные с полем, чтобц упростить задачу и сократить время счета. [c.280]

Если предположить, что при низких концентрациях X носителей тока длина их свободного пробега не зависит от скорости, то должны быть справедливы положения простейшей кинетич. теории га,зов (см. Металлы), сог.1тасно к-рой ЗЯ/За = 2 (А-/ )- Т. Поскольку нри дальттейшем росте х газ становится вырожденным, то можно ож1щать, что скорость изменения (1Х1(1а возрастает до тех пор, пока не станет, как в металле, равной йЯ/йо = (к/е)- Т (рис. 4). Действительный характер зависимости Я от а оказывается сложнее благодаря влиянию примесей на Я и многим до сих пор малоисследованным процессам (биполярной диффузии, переносу экситонов и т. д.). [c.152]

МСВИ). Этот метод обеспечивает измерение низкой концентрации примесей (например, 5 10 см бора и мышьяка в кремнии), обладает высоким разрешением по глубине (несколько нанометров), универсальностью. Метод МСВИ наряду с радиоактивным методом позволяет определить общее количество введенной примеси, поэтому, если необходимо определить электрически активную часть примеси, то следует воспользоваться электрическими методами. К настоящему времени разработаны и широко используются специфические полупроводниковые методы измерения диффузионных профилей электрически активных примесей (или их электрически активной части) и их коэффициентов диффузии в полупроводниках. Эти методы основаны главным образом на исследовании изменений электрических свойств в различных частях полупроводникового образца, обусловленных проникновением туда диффундирующих атомов. Эти методы не столь универсальны, как радиоактивные и МСВИ, но их преимуществом является незначительная трудоемкость и отсутствие специфики, связанной с применением радиоактивных изотопов. Однако следует иметь в виду, что практическое применение полупроводниковых методов исследования возможно только при использовании материалов высокой химической чистоты. Кроме того, диффундирующее вещество должно быть электрически активной примесью и оказывать влияние на электрические свойства исследуемого полупроводника. К полупроводниковым методам относятся метод электронно-дырочного перехода, метод фото-э.д.с., метод электропроводности и емкостный метод [39,41]. Мы ниже рассмотрим лишь один из них — метод р — я-перехода, позволяющий непосредственно определять концентрацию даже при очень малых глубинах проникновения примесей, когда измерение эффекта Холла невозможно. [c.298]

Чистый пластичный хром становится хрупким после нескольких суток хранения в во.здушпой атмосфере при 20 °С диффузия примесей внедрения происходит преимущественно по границам кристаллитов. Закалка даже с относительно низкой температуры выравнивает концентрацию примесей, уменьшая сегрегацию, что свидетельствует о не столь жестком закреплении их в решетке металла, [c.191]

Наоборот, концентрация анионных вакансий сильно понижена и коэффициент самодиффузии анионов уменьшается. ЭтО" примесный режпы, который характерен для кристаллов, содержащих примеси, при температуре, величина которой зависит от концентрации примеси (чем больше примеси в кристалле, тем дальше в высокотемпературную область простирается примесный режим). При более низких температурах или в более загрязненных кристаллах примесные вакансии могут остаться. связанными с ионом примеси, избыточный заряд которого они компенсируют. В этом случае они могут участвовать в диффузии, только если комплекс диссоциирует, и мы имеем [c.61]

Рост концентрации поверхностно-активного компонента, снижающего энергию межкристаллитной зоны, ограничивается растворимостью его в твердом растворе. Предположим, что растворимость растет с температурой, как показано на рис. 1,3. Пусть средняя концентрация, рассчитанная на весь объем сплава, равна Со, что соответствует ненасыщенному твердому раствору даже нри низкой температуре. С нагревом поверхностно-активная примесь будет мигрировать в межкристаллитную зону. Выдержка при температуре tl может обеспечить в зоне концентрацию, отвечающую, как максимум, растворимости Сх. При медленном охлаждении должна происходить диффузия примеси из зоны в глубь зерна, а концентрация ее должна сохранять равновесное значение. Но при быстром охлаждении диффузия не сможет обеспечить поддержание концентрации примеси, отвечающей насьпцению. Поэтому может образоваться пересыщенный твердый раствор в межкристаллитной зоне (концентрация С2) или же может произойти выделение новой фазы. [c.26]

Чтобы учесть влияние фосфора на кинетику межкристаллитной внутренней адсорбции углерода, значение концентрации углерода на границах зерен в начальный момент времени =0,4 было вычислено по уравнению (6), отражающему конкуренцию фосфора и углерода на границах в условиях высокотемпературного равновесия. Что касает-ся С (П — равновесной концентрации углерода на границах зерен при 400—150°С, то ее вычисляли [3] для двух предельных случаев по формуле (6), т.е. в предположении равновесного распределения примесей фосфора и углерода в процессе отжига при указанных температурах, и по формуле (3) для бинарного сплава Ре — С Последний вариант соответствует предположению о том, что диффузия фосфора при низких температурах (400—150°С) полностью "заморожена", так что изменений концентрации фосфора на границах, по сравнению с достигнутой при Т = 600°С не происходит . [c.132]

Помимо тепловых вакансий в сплавах большую роль играют вакансии, связанные с атомами примесей,— примесные вакансии. Как отмечено в работе [29], вклад примесных вакансий в процесс диффузии ведик при низких температурах, когда их концентрация может на много поряД- [c.19]

Наиболее распространенные модели получены в одномерном приближении для сплавного бездрейфового транзистора, которому свойственна симметричная структура относительно базы — примерно одинаковые площади эмиттерного и коллекторного переходов. Транзисторы этого типа работают при низких уровнях инжекции, имеют примерно равные концентрации примесей в эмиттере и коллекторе, основным механизмом перемещения носителей через базу является диффузия, дрейфом носителей пренебрегают. Рассмотрим модели — многосекционную Линвилла и программы ПА-1 (к этому же классу относится известная модель Эберса — Молла), полученные для этих условий и основанные на одномерном представлении процессов, протекающих в транзисторе. [c.132]

Для того чтобы продемонстрировать влияние окисления на диффузионную длину бора, рассмотрим случай, когда требуется вырастить окисел толщиной 0,5 мкм. Для вычисления диффузионной длины примеси, равной 2 /оГ, используем уравнение (1.57) при условии окисления в сухом кислороде или при окислении в парах воды при обычном и повышенном давлении, когда скорость окисления, зависящая от температуры, увеличивается до 6 раз. Результаты, приведенные на рис. 1.13, ясно указьшают иа уменьшение диффузионной длины примеси в бьютроокисляющих паровых средах. На рисунке показана также диффузионная длина, вычисленная с учетом только равновесного коэффициента диффузии. При высокой температуре (> 1100° С) диффузионная Д1шна определяется равновесной диффузией и ее уменьшение в паровых средах в основном обусловлено уменьшением времени окисления. При более низких температурах (< 1000° С) доминирует неравновесная диффузия и уменьшение диффузионной длины обусловлено более слабой по сравнению с линейной зависимостью ускорения диффузии от скорости окисления. Важно также отмстить, что уменьшение диффузионной длины при понижении температуры происходит не так резко, как это имело бы место в области низких температур при учете только равновесной диффузии. Это является следствием отрицательной энергии активации диффузии, ускоренной окислением, и подчеркивает важность ДУО для контроля профилей концентрации примесей при рассматриваемых температурах. [c.41]

Из соотношения (372) следует, что оптимизация структуры термически стабильных сплавов связана слонижением концентрации ступенек и коэффициента диффузии D, так как Vj пропорциональна D. Это достигается легированием сплава тугоплавкими элементами. С другой стороны, снизить подвижность дислокаций можно путем микролегирования примесями, образующими атмосферу вокруг дислокаций. Они блокируют ступеньки, затрудняя их взаимодействие с вакансиями. Наиболее термически стабильны в интервале температур 1100—1700°С, как известно, тугоплавкие металлы. Это обусловлено их высокой температурой плавления, равной для вольфрама 3410, титана — 3000, молибдена 2620 и ниобия — 2460°С. При высоких температурах (-0,6 Т ) и/или низких напряжениях преимущественно реализуется объемная (решеточная) диффузия, что характерно для механизма переползания. Это область высокотемпературной ползучести. При более низких температурах преобладает диффузия по дислокационным трубкам (низкотемпературная ползучесть). Другие виды ползучести в данном параграфе не рассматриваются. [c.257]

Если представить себе жидкость, свободную от примесей, то при давлении, равном давлению ее насыщенных паров, происходит вскипание жидкости, Это явление называется паровой кавитацией. Образовавшиеся при этом пузырьки пара переносятся потоком в область повышенного давления, пар конденсируется, и пузырьки схлопываются. Однако в потоке жидкости, как правило, содержится некоторое количество газа, мельчайшие пузырьки которого имеют радиус порядка и невидимы невооруженным глазом. Эти пузырьки воздуха - нуклеоны (зародыши) - переносятся потоком жидкости и, попадая в область низкого давления, начинают расти, Через поверхность пузырька происходит диффузия газа внутрь пузырька (или из него) в зависимости от концентрации газа в пузырьке и окружающей его жидкости. Это явление называется газовой кавитацией. Практически почти всегда наблюдается парогазовая кавитация. [c.18]

IV группы являются важными примесями в жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) и эпитаксии из молекулярных пучков (ЭМП), так как имеют -низкие давления паров, малые коэффициенты диффузии и малые энергии ионизации (см. табл. 4.3.1). Для получения нужных концентраций в твердой фазе требуются относительно большие по сравнению с Те или Zn концентрации Ge и Sn в жидкой фазе. Эти свойства позволяют использовать растворы для ЖФЭ, содержащие легко взвешиваемые количества Ge и Sn. Эти элементы в отличие от Zn и Те не загрязняют другие расплавы переносом в газовой фазе. Примеси IVA группы могут быть донорами при замещении Ga и акцепторами при замещении As, поэтому они являются амфотерными примесями. Как будет указано ниже. Si может давать сильно легированные и компенсированные слои GaAs п- или р-типа. При ЖФЭ германий дает относительно некомпенсированные слои р-типа, а Sn — [c.120]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...