Главное меню
Главная О сайте Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Аналитическая химия Ароматерапия Биотехнология Биохимия Высокомолекулярная химия Геохимия Гидрохимия Древесина и продукты ее переработки Другое Журналы История химии Каталитическая химия Квантовая химия Лабораторная техника Лекарственные средства Металлургия Молекулярная химия Неорганическая химия Органическая химия Органические синтезы Парфюмерия Пищевые производства Промышленные производства Резиновое и каучуковое производство Синтез органики Справочники Токсикология Фармацевтика Физическая химия Химия материалов Хроматография Экологическая химия Эксперементальная химия Электрохимия Энергетическая химия
Новые книги
Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 2" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 1" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 12" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 11" (Журналы)

Петрянов-соколов И.В. "Научно популярный журнал химия и жизнь выпуск 10" (Журналы)
Книги по химии
booksonchemistry.com -> Добавить материалы на сайт -> Промышленные производства -> Анохин В.3. -> "Практикум по химии и технологии полупроводников" -> 25

Практикум по химии и технологии полупроводников - Анохин В.3.

Анохин В.3., Гончаров Е. Г., Кострюкова Е. П., Маршакова Т. А. Практикум по химии и технологии полупроводников: учебное пособие — M.: «Высшая школа», 1978. — 191 c.
Скачать (прямая ссылка): poluprovodniki.djvu
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 81 >> Следующая


Для оценки размера критического зародыша необходимо учесть" соотношение объемной и поверхностной свободной энергии при образовании новой фазы. Изменение свободной энергии при кристаллизации (для сферического зародыша) можно представить в виде

AG== 4яг27 -f 4Z3TIr8AGy t ' (і)

где Y —удельная поверхностная энергия; AGV —изменение свободной энергии при кристаллизации для единицы объема; г — радиус зародыша; V и AGv не зависят от г и имеют разные знаки.

С увеличением размера зародыша поверхностная энергия растет медленнее, чем уменьшается объемная энергия. При.некоторой величине г оба члена равны друг другу, что является термодинамическим критерием возникновения стабильного критического зародыша радиусом^. Величину гк можно определить, приравняв нулю производную

dr 1

rf(AG)

dr

= 8icrj + 4nr*AQy =. 0;

(2)

4w(2"r + rAGv ) = 0.

Поскольку г = 0 ье удовлетворяет условиям задачи, то справедливо единственное решение

лн = —2T/AGV. . . (3)

Тогда свободная энергия критического зародыша

toTt-f 32 ш-р

AG™» = ¦

(AG,,)* 3 (AGV)3 3(AG„)»

(4)

д Как следует из (3), размер.критического зародыша зависит от ряд' Которые определяются геометрией и энергетикой ближнего по-

В практическом отношении важно так называемое двумерное зарождение, которое реализуется при выращивании кристаллов на

67

56

затравках. При этом ориентирующее влияние подложки, обусловь ное избыточной поверхностной энергией, снижает флуктуацию эй гии АС, необходимую для образования двумерного зародыша, а тащ уменьшает размер критического зародыша. При этом свободную эн^ гию зародыша можно представить в виде

AG = 2w7 + TCr8AG1,.

Тогда из условия -5—- = 0 следует, что йг

пе Лотах—изменение свободной энергии при образовании зародыша;

rfjl_скрытая теплота кристаллизации.

Процесс кристаллизации определяется двумя внутренними факторами: числом зародышей и скоростью их рЪста. Оба фактора зависят от переохлаждения. На рис. 29 приведены так называемые кривые Таммана, представляющие собой зависимости числа зародышей и скорости их роста от переохлаждения. При малых переохлаждениях,

'к = -(т/ло„).

Дотах= tfVAGi'.

Решающую роль в процессе зарождения (и дальнейшего росл кристаллов играет переохлаждение (пересыщение), которым опред ляется в конечном итоге разность химических потенциалов сосуществ] ющих фаз. Существуют различные способы выражения пересыщение Для выращивания из газовой фазы: AP = P — Ps — абсолютно пересыщение; ? = APIP8 — относительное пересыщение; у = PZP8 коэффициент пересыщения; где P —давление пара компонента гаеовой фазе; P8 — равновесное давление пара над твердой фазоі

P > Ps-

Для растворов используют концентрационное пересыщенм AC = С —C8 —абсолютное, ? —ACfC8 — относительное, у = CIC8-коэффициент пересыщения (С > C8). Для кристаллизации из распла ва используют величину переохлаждения AT — Тпл — Т, где Тпл -температура плавления вещества, T — температура переохлаждев ного расплава, T •< Тпя.

Величина пересыщения (переохлаждения) определяет вероятное! образования зародышей, их размер и число. При значительных пере ¦сыщениях образование зародышей облегчается, критический ради ус зародыша уменьшается и вследствие этого возрастает число центре кристаллизации. Таким образом, при значительных пересыщения! создаются условия, способствующие росту поликристалла.

Для получения монокристалла необходимо каким-нибудь образа подавить образование множественных центров кристаллизации. Одни» из путей является снижение пересыщения (переохлаждения), способ ствующее увеличению критического радиуса зародыша. Введение мово кристаллической затравки приводит к аналогичным результатам. Пр> этом спонтанный рост трехмерных зародышей подавляется, а осущей вляется двумерный рост кристалла на затравке, более выгодный термодинамическом отношении.

Кинетика и механизм роста кристаллов. Скорость роста кристалл1 определяется линейным перемещением растущей грани кристалла па раллельно самой себе в единицу времени:

, / AGmax\ / АЯ\

68

9

Є о

Cs >

Переохлаждение Ut

Рис. 29. Зависимость скорости -роста кристалла v и числа центров кристаллизации п от переохлаждения At (кривые Таммана)

Рис. 30. Вытеснение быстро растущей грани be медленно растущими ab и cd

т. е. при температурах, близких к равновесной температуре кристаллизации, и число центров, и скорость их роста близки к нулю. По мере увеличения переохлаждения обе величины растут, достигают максимума и уменьшаются, приближаясь к нулю. При больших переохлаждениях, чрезвычайно неблагоприятных для кристаллизации, образуется стеклообразное тело. Для роста совершенных единичных кристаллов необходимы по возможности малые переохлаждения, когда число центров невелико. Приведенные зависимости на рис. 29 не учитывают многих внешних факторов (примеси, размер слитка, условия теплоотвода и т. п.).

Различные грани кристалла растут с различной скоростью, что определяется ретикулярной плотностью, т. е. количеством атомов на единицу поверхности грани. При этом грани с малой ретикулярной плотностью растут быстрее, поскольку для их достроения требуется меньше вещества. Грани с высокой ретикулярной плотностью растут медленнее, вследствие чего наблюдается изчезновение быстро растущих граней. Это обусловлено тем, что в процессе роста кристалл сохраняет равновесную форму, определяемую законом постоянства двугранных углов (рис. 30). Грани ab и cd, медленно растущие (V1), вытесняют быстро растущую грань be (v2; V2^v1). Таким образом, Форма кристалла должна определяться наиболее медленно растущими гРанями.
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 81 >> Следующая

Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены.
Реклама