Диффузия примесей в кристаллах

Таблица 17.33. Параметры соотношения (17.13) для коэффициента диффузии примесей в кристаллах солей [10]

Для того чтобы вычислить коэффициент диффузии примеси в кристалле, необходимо уметь определять вклад в кинетическую энергию кристалла атома растворенного вещества и его соседей. [c.34]

Диффузия примесей в кристаллах [c.283]

Глава 8. Диффузия примесей в кристаллах [c.284]

Рис. 9.1. Схемы окрестностей р — я-перехода в случаях диффузионного (а) и эпитаксиального (б) легирования. При создании р — я-перехода методом диффузии примесей в кристалл по обе стороны от перехода располагаются довольно широкие области сильно скомпенсированного материала.

Увеличение скорости диффузии при гидродинамическом перемешивании может также привести к снижению концентрации сегрегирующей примеси у фронта кристаллизации и, тем самым, к уменьшению количества примеси в кристалле. [c.98]

Если /fo < 1) твердая фаза будет чище расплава, из которого она образуется, т. е. на границе расплав — кристалл происходит отталкивание примеси в расплав. Вследствие ограниченности скорости диффузии примеси в расплаве перед продвигающейся поверхностью раздела в расплаве возникает слой с повышенной концентрацией примеси. Однако наличие перемешивания в объеме расплава препятствует развитию этого процесса, и обогащенный примесью слой простирается в расплав лишь на некоторое расстояние 6с от поверхности раздела. Если бс и скорость кристаллизации F остаются постоянными, тогда через некоторое время после начала кристаллизации коэффициент распределения становится равным к вследствие накопления примеси перед границей, причем концентрация примеси в расплаве, непосредственно примыкающем к поверхности раздела, окажется равной 67j = (к/ко) С . Если к остается постоянным на протяжении всего процесса кристаллизации, распределение примеси в образующемся слитке Сх в зависимости от доли закристаллизовавшегося расплава g описывается выражением [c.168]

Поэтому диффузию примеси, в соответствии с рис. 11.4 следует представить таким образом, что наиболее быстро протекает поверхностная диффузия. Наряду с этим происходит диффузия по границам зерен и, наконец, диффузия в решетке различно ориентированных кристаллов. [c.245]

Если диффузия примесей в жидкость недостаточно интенсивна, то перемещение плоской межфазной поверхности может прекратиться. Однако 1, ри некоторых критических скоростях роста плоская межфазная поверхность делается неустойчивой и на ней появляется ряд выступов, образованных естественными гранями кристалла. Вершины их лежат на изотерме ликвидуса (рис. 19.2, а), а основания на линии температуры наивысшего возможного переохлаждения. В результате боковой диффузии при росте выступов растворенные примеси отводятся от нх вершины к основаниям, где образуется эвтектика, либо обогащен- [c.517]

В данном разделе будет обсуждаться диффузия примесей в условиях квазиравновесия, т. е. в таких условиях проведения технологического процесса, когда сам процесс заметно не меняет равновесную концентрацию точечных дефектов в кремнии. Квазиравновесие может иметь место в условиях как собственной, так и примесной проводимости кремния, т. е., как отмечалось выше, в зависимости от соотношения между концентрацией носителей в кристалле и собственной концентрацией при температуре проведения процесса диффузии. В случае, когда диффузия происходит в условиях собственной проводимости, можно получить аналитическое выражение для результирующего распределения примеси к такому типу процесса относится ионная имплантация малой дозы примеси с последующей разгонкой. Классический двухэтапный процесс, а именно предварительное химическое нанесение и разгонка в окисляющей среде также часто удается описать в аналитической форме. Однако решение этой задачи чаще всего неприменимо на практике, поскольку, во-первых, часто превалирует примесная проводимость, что приводит к пространственной неоднородности коэффициента диффузии, а во-вторых, атомы легирующей примеси теряются в растущем окисле. Оба эти эффекта переводят задачу в разряд задач, не имеющих аналитического решения. [c.30]

Метод декорирования основан на том, что дислокации могут служить местами стока примесных атомов, что позволяет их выявлять. Для этого диффузией вводят в кристалл примеси, которые осаждаясь на линиях дислокаций, декорируют их. Это делает возможным их наблюдение с применением, например, инфракрасной микроскопии. В отличие от метода травления метод декорирования позволяет наблюдать дислокационную структуру не только на поверхности, но и в глубине кристалла. Существенным недостатком этого метода является необходимость нагревания и выдержки образцов при повышенных температурах, что влияет на количество и распределение дислокаций. Кроме того, к недостаткам этого метода следует отнести невозможность наблюдения за изменением дислокационной структуры. [c.111]

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]

Как видно, значение К зависит от скорости выращивания кристалла V, а также от значения 6 и коэффициента диффузии примеси в расплаве О. Величина О для большинства систем полупроводник-примесь (в расплаве) лежит в диапазоне 10 -10 см /с, а значение ё может меняться от 1 до 10 см в зависимости от условий выращивания V обычно выбирают и1-3 мм/ч. [c.203]

Такая область создается введением примеси в процессе выращивания кристалла или введением атомов примеси в готовый кристалл. Через границу, разделяющую области кристалла с различными типами проводимости, происходит диффузия электронов и дырок (рис. 158, а). [c.157]

Границы зерен оказывают существенное влияние на многие свойства кристаллов, в частности на электропроводность, поглощение ультразвука, оптические свойства и т. д. Наличие границ приводит к тому, что в поликристаллах коэффициент диффузии примесей значительно больше, чем в монокристаллах. [c.114]

Как мы видели, при повышенных температурах атомы кристаллической решетки и примеси в ней приобретают способность хаотически двигаться по объему решетки подобно молекулам газа. Различие состоит в том, что длина свободного пробега атомов в кристалле практически равна межатомному расстоянию (К а), так как перескок атома при диффузии происходит из данного узла (междоузлия) в соседний. Кроме того, решетка несколько ограничивает характер хаотического движения атомов, вследствие чего в (1.23) коэффициент 1/3 должен быть заменен некоторым коэффициентом а, зависящим от геометрии решетки и механизма диффузии. Наконец, роль х для кристалла должно играть эффективное время оседлой жизни-атома 0. Учитывая все это, (1.23) применительно к диффузии в кристаллах необходимо переписать следующим образом [c.27]

Контролируя скорость вытягивания и температуру расплава, можно поддерживать диаметр и удельное сопротивление растущего кристалла практически постоянными (рис. 1). Легирование кремния или германия элементами III и V групп осуществляется введением в расплав соответствующей примеси или лигатуры с большим содержанием соответствующей примеси. Последнее определяется растворимостью (рис. 2) и коэффициентом диффузии примеси в монокристалличе-ском полупроводнике (табл. 5). Лигатуру, в свою очередь, получают мето- [c.401]

Возвращаясь теперь к выражению (5Д.60) для коэффициента диффузии, мы обнаруживаем, что сходимость интеграла по времени обеспечивает лишь учет взаимодействия примесных атомов с электронами. Если рассматривать только однофононные процессы, то коэффициент диффузии, вычисленный по формуле (5Д.60), будет иметь бесконечное значение. С физической точки зрения это означает, что поглощение и испускание виртуальных фононов не может привести к локализации примесного атома. Окруженный облаком виртуальных фононов, он движется в кристалле как свободная квазичастица — примесон . Таким образом, для правильного описания квантовой диффузии в диэлектриках, где примеси взаимодействуют лишь с колебаниями решетки, необходимо учитывать многофононные процессы ). Однако для металлов рассмотренная нами модель кажется вполне разумной, если температура значительно меньше температуры Дебая и, следовательно, тепловые фононы практически отсутствуют. Сравнение значений коэффициента диффузии, вычисленных по формуле (5Д.60), с экспериментальными данными по диффузии мюонов в кристаллах меди было проведено Кондо [107]. Согласие между предсказаниями теории и экспериментом оказалось удивительно хорошим при температурах Т < 60К, причем квантовый (туннельный) механизм естественным образом объясняет наблюдаемый рост коэффициента диффузии с понижением температуры ). [c.423]

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]

В предыдущем разделе данной главы мы обсудили фундаментальные принщ1пы, лежащие в основе явлений самодиффузии и диффузии примесей в кремнии с точки зрения микроскопических случайных прыжков. В этом и последующих разделах мы сконцентрируем внимание на макроскопических перемещениях примесей, происходящих вследствие высокотемпературного воздействия на кремний. Как правило, при этом, кроме обсуждавшихся до сих пор случайных термически активируемых скачков в однородной решетке, придется учитывать многие другие физические эффекты. Важнейшими из них являются наличие так называемого внутреннего электрического поля, обусловленного ионизованными примесями, неоднородность концентрации точечных дефектов, вызьтаемая пространственными вариациями уровня Ферми л самом кристалле, пересыщение точечными дефектами вследствие окисления 51 или радиационных повреждений, накачка точечных дефектов с поверхности в объем, напряжения и дислокации в решетке, генерируемые при диффузии примеси с высокой концентрацией, а также кластеризация и преципитация примеси. Все перечисленные эффекты сильно влияют на миграцию примеси в 51, в результате чего кажущийся коэффициент диффузии заметно отличается от истинного. Поэтому при моделировании диффузии примесей в кремнии необходимо точно учиты- [c.29]

ДЫХ тел, особенно если размеры диффундирующих атомов малы, а решетка кристалла содержит пустоты достаточного размера. Разновидностью описанного механизма является так называемая диссоциативная диффузия. В этом случае атом (ион) примеси мигрирует из узла решетки через. междоузлие. По такому механизму происходит диффузия примесей в ряде веществ, например диффузия меди в решетке германия медь может входить как в нормальные узлы решетки германия, так и в междоузлия в соответстйии с равновесным распределением при данной температуре. Несмотря на малую концентрацию атомов в междоузлиях диффузия этих атомов может быть преобладающей вследствие большой их подвижности. [c.109]

Четвертый метод — диффузии сводится к lla ыы e-ниго поверхностного слоя полупроводника при достаточно высокой температуре донорной или акцепторной примесью из газовой фазы, или из предварительно напыленного слоя. Получение заданных размеров и формы р- -перехода достигается применением масок. Рассмотренные методы применяют также для получения в кристалле областей с различной величиной удельной проводимости. [c.185]

Диффузия из тонкого слоя с фиксированным количеством примеси. Нанесем на поверхность кристалла тонкий слой диффузанта, содержащий /Уд атомов на единицу поверхности (рис. 1.19, б) С течением времени примесь будет диффундировать в кристалл и ее концентрация на поверхности будет уменьшаться. Решение диффузионного уравнения (М8) при этих условиях [c.27]

Процессы П. э. в молекулярных кристаллах с примесями обусловливают эфф. люминесценцию примесных молекул при возбуждении в осн. веществе. В этом случае П. э. объясняется миграцией экснтонов, к-рую обычно можно описать как диффузию экситонов. В типичных случаях (напр., для кристалла антрацена) коэф. диффузии имеет порядок величины 10" — 10" см с"1 при комнатной темп-ре и увеличивается при понижении темп-ры (см. Экситон). [c.569]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...