Междоузельный механизм

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]

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]

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]

Если бы какая-либо из собственных концентраций равнялась нулю, то (1.50) следовало бы модифицировать путем замены соответствующего отношения Е) /С конечным коэффициентом, поскольку в неравновесных условиях диффузия может обусловливаться несобственными точечными дефектами. Определяя вклад междоузельного механизма диффузии с помощью коэффициента где О = 1) . + - равновесный коэффициент диффузии примеси, (1.50) можно записать в виде [c.38]

Как уже упоминалось, по междоузельному механизму диффундируют примеси внедрения. Например, по такому механизму происходит диффузия Ы в Ое. В этом случае диффузия лимитируется только энергией активации миграции примеси Q . [c.288]

Чрезвычайно важным результатом взаимодействия физических точечных дефектов (т. е, вакансий и междоузельных атомов) с дислокациями является их аннигиляция на дислокации. Механизм такого явления можно понять из рис. 3.27, где изображена краевая дислокация, переходящая из одной плоскости скольжения в другую, расположенную выше на одно межатомное расстояние. Такой переход называют ступенькой. Если к точке А подходит вакансия, то ступенька смещается в положение В, а сама вакансия [c.110]

Следовательно, плохо приготовленный кристалл оказывается твердым, поскольку он набит дислокациями и дефектами, которые настолько мешают друг другу двигаться, что скольжение может происходить только посредством описанного ранее механизма, требующего значительно большей затраты энергии. Однако если кристалл сделать более чистым и совершенным, т. е. вывести большинство дислокаций из кристалла, уменьшить число вакансий и междоузельных атомов до (весьма низкого) термодинамически равновесного значения, то оставшиеся дислокации смогут беспрепятственно двигаться и кристалл [c.252]

Исследования и рассуждения, описанные выше, наводят на мысль, что переползание действительно играет важную роль в росте ДТЛ, однако в вопросе о роли скольжения остается значительная неопределенность. Длинные гладкие диполи, возникновение которых следовало бы ожидать в том случае, если начальный этап распространения диполей происходил в результате скольжения, никогда не наблюдались в ненапряженных деградированных лазерах. К тому же трудно понять, как при механизме скольжения и локального нагрева может произойти задержка или внезапная остановка роста ДТЛ. Такие случаи, однако, могут происходить при переползании, если для него требуются междоузельные точечные дефекты. Можно ожидать задержку в возникновении ДТЛ, если для переползания требуются центры зарождения, которыми, по-видимому, являются ступеньки дислокаций. На инициирующей дислокации имеется относительно мало таких центров. Как только начнется рост ДТЛ, неровные диполи образуют большое количество этих центров и, пока идет рекомбинация, рост продолжается до тех пор, пока не истощатся точечные дефекты (обсуждение движения дефектов, ускоряемого рекомбинацией, см. ниже). Можно не без оснований предполагать, что распространение диполей при переползании обладает преимущественной ориентацией из-за того, что центрами переползания являются преимущественно ступеньки, расположенные по длине дислокации. По-видимому, именно ступеньки — источник преимущественной ориентации диполей. [c.337]

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]

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]

Убедившись в том, что концентрация вакансий уменьшается при окислении, можно попытаться построить модель этого эффекта. Наиболее вероятны два механизма этого явления. Первый состоит в том, что имеет место реакция рекомбинации вакансий с междоузельным кремнием, и, следовательно, концентрации междоузельных атомов кремния и вакансий подчиняются закону действующих масс [c.40]

Таблица 1.4. Относительный вклад механизма междоузельной диффузии с замещением, (см, (1,54)), для фосфора

Механизм реакции, изображенной в нижней части рис. 2.12, был постулирован в [2.28, 2.29] возможно, что, потоки избыточных междоузельных атомов кремния, генерируемых при термическом окислении, лежат в осно- [c.59]

При рассмотрении проблемы моделирования технологических процессов изготовления СБИС с субмикронными размерами элементов в более общем плане уже сегодня ясно, что в программах моделирования необходимо вычислять локальные концентрации 81 и 8ip/. Растет понимание того факта, что в кремнии легирующие примеси диффундируют по двойному механизму (включающему наряду с 8i у) даже в условиях диффузии при собственной проводимости [2.63]. Неравновесные условия, такие, как окисление, нарушают баланс Si и 8ij / из-за генерации 8i и поглощения 8i . Вследствие этого изменяются коэффициенты диффузии легирующих примесей в объеме кремния. Ясно, что междоузельные атомы и вакансии будут аннигилировать друг с другом [2.38], что приведет к термически равновесному соотношению между их концентрациями. [c.73]

Термическое окисление при высоких температурах может привести к генерации дефектов кристаллической решетки кремниевой подложки. Методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) было установлено, что эти дефекты представляют собой несобственные дефекты упаковки, ограниченные частичными франковскими дислокациями типа 1/3 <111>, лежащими в плоскостях <111). Вследствие неподвижности дислокаций рост ОДУ должен происходить с помощью механизма, включающего либо эмиссию вакансий либо поглощение междоузельных атомов. Нарушение равновесной концентрации точечных дефектов обусловливает поведение окислительных дефектов. [c.90]

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]

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]

Другие механизмы, которые существенны в растворах замещения,— это междоузельный механизм вытеснения и краудион-ный. При механизме вытеснения атом, который обычно находится в узле, движется следующим образом вначале он некоторым способом попадает в междоузлие, затем двигается по ре- [c.42]

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]

Результаты исследования диффузии меди в германии, полученные в щироком интервале температур (600-900°С), приведены на рис. 8.9. Видно, что механизмы диффузии меди в области высоких температур (750-900°С) и в области сравнительно низких температур (600-700°С) различаются. Можно предположить, что в первой области преобладает междоузельный механизм диффузии, а при температурах ниже 700°С — в основном вакансионный механизм. Это предположение подтвердили эксперименты по диффузии меди в Ое в электрическом поле, проведенные при разных температурах. Было показано, что в области температур 750-900°С медь в Ое в основном присутствует в виде положительных ионов. С другой стороны, акцепторные свойства меди в Ое при умеренных и комнатной температуре указывают, что при этих температурах медь в основном находится в виде отрицательных ионов. [c.305]

Если 1 поверхностное соединение является полупроводником п-типа с избытком металла, например ZnO, dO, BeO и др., то концентрация их дефектов (междоузельных катионов) тоже не должна зависеть от давления кислорода (см. рис. 90). Это и наблюдается при 400° С, когда толщина пленки превышает 5000А. Но при низкой температуре и малой толщ,ине пленок (меньше ЮООА) с повышением давления кисло- - рода скорость окисления возрастает в связи с тем, что имеет место лога-. if. рифмический рост пленки во времени, где диффузионный механизм Вагнера неприменим. Перенос ионов цинка про-исходит под действием электрических [c.131]

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]

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 окалине п-типа в процессе окисления от поверхности раздела металл — окисел наружу диффундируют либо междоузельные катионы (ZnO), либо анионные вакансии (Zr02). Во втором случае, когда анионы диффундируют внутрь, материал накапливается около поверхности раздела, а результирующие сжимающие напряжения должны либо сниматься благодаря пластическому течению, либо приводить к разрыву окалины. Подобный процесс способен привести к образованию неоднородной окалины, механизм образования которой заслуживает специального расс ют-рения. [c.138]

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]

Еще один подход к задаче состоит в том, чтобы заменить каждый атомный потенциал ячеечной ямой ( 10.3) с должным подбором фаз. Эту модель нельзя считать удовлетворительной даже для типичных кристаллических полупроводников, поскольку в ней не учитываются важные эффекты, обусловленные влиянием междоузельных областей (см. рис. 10.6). Однако она позволяет достаточно точно вычислить локальную плотность состояний для довольно больших неупорядоченных кластеров атомов (см. 10.9). В полученном таким образом спектре в окрестности запрещенной зоны соответствующего кристаллического материала (см. рис. 10.16) намечается появление псевдощели . Не существует, однако, убедительного доказательства того, что она превратится в запрещенную зону в точном смысле слова в предельном случае бесконечного образца. В принципе в этом подходе химический механизм находит себе частичное отражение в фазах рассеяния р-волн при энергиях, близких к атомным р-уровням, появляются широ- [c.537]

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]

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]

Эти неравенства с помощью (1.54) позволяют вычислить предельные значения вклада мехаршзма междоузельной диффузии с замещением, для различных элементов. В табл. 1.4 в качестве примера приведены значения // для фосфора. Результаты последних (неопубликованных) экспериментов показьшают, что О для сурьмы, что, в свою очередь, указывает на существование исключительно вакансионного механизма. Тот факт, что значение /у хотя бы для одного из видов примеси заключено между О и 1, является сегодня наилучшим свидетельством того, что как вакансионный, так и междоузельный с замещением механизмы имеют место в кремнии в равновесных условиях. [c.40]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...