WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 55 |

«ПОЛУЧЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЛАБОЛЕГИРОВАННЫХ СЛОЕВ МНОГОСЛОЙНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ “Запорожский институт государственного и муниципального ...»

-- [ Страница 1 ] --

Бахрушин В.Е.

ПОЛУЧЕНИЕ

И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СЛАБОЛЕГИРОВАННЫХ СЛОЕВ

МНОГОСЛОЙНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

“Запорожский институт государственного

и муниципального управления”

Бахруш ин В ладимир Е вген ьевич

П О Л У Ч Е Н И Е И Ф И ЗИ Ч Е С К И Е С ВО Й СТВА

С Л А БО Л Е ГИ РО В А Н Н Ы Х С Л О ЕВ

М Н О Г О С Л О Й Н Ы Х К О М П О ЗИ Ц И Й

М онограф ия Запорожье 2001 УДК 537.31:539.21:539.67:546.28:621.38 ББК 22.317 Б Рекомендовано к печати Ученым Советом ГУ "ЗИГМУ" протокол № 10 от 27 июня 2001 г.

Рецензенты: В.Ф. Башев - доктор физико-математических наук (Днепропетровский национальный университет) В.П. Шаповалов - доктор физико-математических наук, профессор (Запорожский национальный технический университет) Б 30 Бахрушин В.Е. Получение и физические свойства слаболегированных слоев многослойных композиций:

- Запорожье, 2001, - 248 с.

ISBN 966-95921-5- В монографии рассматриваются вопросы термодинамики неидеальных разбавленных твердых растворов, общие закономерности формирования физических свойств слаболегированных кристаллов, содержащих неконтролируемые примеси и дефекты структуры, физические основы процессов получения и физические свойства слаболегированных слоев кремниевых композиций, их структурное совершенство, методы измерения и контроля физических свойств, влияние неконтролируемых фоновых примесей на физические свойства слаболегированных слоев кремниевых и германиевых композиций.

гветственный редактор - А.Н. Горбань, д.ф.-м.н., профессор УДК 537.31:539.21:539.67:546.28:621. ББК 22. ISBN 966-95921-5-1 О Бахрушин В.Е., © Гуманитарный университет «ЗИГМУ»,

ВВЕД ЕНИЕ

Слаболегированные монокристаллы материалов различного типа - металлов, полу­ проводников, диэлектриков, и слаболегированные монокристаллические слои многослой­ ных композиций, изготавливаемые на основе таких материалов, широко используются в современной технике при создании твердотельных приборов и конструкций различного назначения. Такие кристаллы представляют собой двух - или многокомпонентные твер­ дые растворы, которые содержат легирующий элемент, существенно влияющий на физи­ ческие свойства кристалла при малых концентрациях, когда взаимодействие его атомов между собой пренебрежимо мало. При этом его концентрация может быть существенно ниже концентраций других примесей и структурных дефектов, а типы и концентрации фоновых примесей и дефектов определяются случайными факторами и могут быть неиз­ вестными. Примерами слаболегированных кристаллов, широко использующихся в совре­ менной технике, являются монокристаллы, а также моно- и поликристаллические слои кремния и германия, микролегированные стали, конструкционные и электротехнические сплавы внедрения на основе тугоплавких металлов, кристаллы активных диэлектриков и другие. В частности, в слаболегированных полупроводниках концентрация легирующего элемента, определяющего их электрические свойства, находится обычно в пределах 1012 см-3. Типичные же концентрации фоновых примесей составляют 1010 - 1014 см-3 для переходных металлов, 10 12 - 10 1 5 м для элементов III и V групп, 10 1 - 10 8 с 3 для ки­ с3 м слорода, углерода, азота и водорода, а концентрации дополнительных легирующих при­ месей могут достигать 1020 см-3 [1 - 3]. Концентрации микролегирующих добавок и неко­ торых фоновых примесей в жаропрочных сталях составляют 0,1 - 1 мас. %, в то время как концентрации других легирующих примесей достигают нескольких десятков процентов [4]; концентрации кислорода, углерода, азота в сплавах внедрения на основе ниобия и тантала составляют 0,01 - 1 %, а концентрации дополнительных примесей замещения 1 Слаболегированные слои твердотельных композиций граничат со слоями, которые отличаются от них типом и концентрациями легирующих и фоновых примесей. В процес­ се формирования слаболегированного слоя и при последующих высокотемпературных процессах эти примеси диффундируют в слаболегированный слой, что может влиять на его физические свойства, а также приводит к формированию на границах слаболегиро­ ванного слоя концентрационной и структурно несовершенной переходных областей, ко­ торые в некоторых случаях существенно изменяют параметры формируемых приборов.

Примером слаболегированных монокристаллов, имеющих важное практическое зна­ чение, являются монокристаллы и монокристаллические эпитаксиальные слои кремния и германия с концентрацией легирующей примеси 1*1015 см-3 и ниже. Они получили ши­ рокое распространение при изготовлении силовых полупроводниковых приборов, фото­ приемников, детекторов излучений, приборов, предназначенных для работы при сверх­ низких температурах и других изделий твердотельной электроники. Их использование по­ зволяет существенно улучшить многие характеристики приборов, в том числе повысить обратные напряжения пробоя диодов и транзисторов, чувствительность фотоприемни­ ков, уменьшить паразитные емкости p-n переходов [7]. В настоящее время для получения слаболегированных монокристаллов и монокристаллических слоев кремниевых и герма­ ниевых композиций применяют следующие основные способы:

- выращивание слаболегированных монокристаллов методами Чохральского и бестигельной зонной плавки;



- формирование твердотельных структур методами диффузии, эпитаксии, ионной имплантации, "прямого" (термокомпрессионного) соединения и др. на пластинах, выре­ заемых из слаболегированных кристаллов, выращенных методами Чохральского и бестигельной зонной плавки;

- осаждение слаболегированных эпитаксиальных слоев кремния и германия на под­ ложках, изготавливаемых из различных материалов, в том числе некристаллических.

Особенностью слаболегированных кристаллов, получаемых этими методами, явля­ ется то, что концентрация фоновых примесей, в первую очередь кислорода и углерода, в них может быть на несколько порядков выше концентрации легирующего элемента, опре­ деляющего величину удельного электрического сопротивления кристалла. Во многих слу­ чаях эти примеси определяют изменение свойств кристалла при термических обработках и облучении.

Актуальность исследования закономерностей формирования примесно-дефектной подсистемы и физических свойств слаболегированных монокристаллов и монокристаллических слоев многослойных композиций обусловлена следующими причинами.

С точки зрения термодинамики слаболегированные монокристаллы представляют собой разбавленные твердые растворы. Современная теория разбавленных твердых рас­ творов предполагает, что концентрации фоновых примесей и плотности структурных де­ фектов малы, и они не оказывают существенного влияния на физические свойства. Одна­ ко многочисленные экспериментальные и теоретические исследования, выполненные в последние годы, свидетельствуют о том, что фоновые примеси и структурные дефекты (вакансии, дислокации, границы зерен, микродефекты различного типа и другие) могут существенно влиять на физические свойства слаболегированных кристаллов вследствие образования примесно-дефектных кластеров и примесных атмосфер вблизи дефектов. В связи с этим существующие теоретические модели не всегда пригодны для анализа свойств реальных слаболегированных кристаллов. Это обусловливает необходимость изу­ чения закономерностей влияния фоновых примесей и структурных дефектов на процессы формирования примесно-дефектной подсистемы и физические свойства слаболегирован­ ных кристаллов.

Взаимодействие атомов легирующего элемента с другими примесями и структур­ ными дефектами может существенно влиять на их поведение в слаболегированных кри­ сталлах. В частности, это взаимодействие приводит к изменению энергетического и заря­ дового состояния атомов примеси, частот их локальных колебаний, искажений решетки вблизи примесного атома и т д. В свою очередь, это ведет к изменению распределения атомов примеси по позициям (состояниям) различного типа, предела текучести, удельно­ го электрического сопротивления, спектров оптического пропускания, коэффициентов диффузии и растворимостей примесей, температурных зависимостей внутреннего трения и динамических модулей нормальной упругости, а также других физических свойств.

Согласно современным данным, вблизи примесных атомов и структурных дефектов любого типа появляются позиции, попадая в которые, атомы легирующего элемента бу­ дут иметь энергию, отличающуюся от их энергии в идеальном кристалле. Независимо от типа дефекта, вблизи него существуют позиции, как с повышенной, так и с пониженной энергией атомов легирующей примеси. Во многих системах атомы примеси могут быть распределены между узлами и междоузлиями или между междоузлиями различного типа.

При этом их энергии в различных позициях также будут различны. В полупроводниковых и диэлектрических кристаллах энергии примесных атомов могут различаться также за счет различия степени их ионизации. Равновесное распределение примесных атомов по различным позициям (состояниям) описывается статистикой Ферми, применение которой позволяет, в принципе, определить химический потенциал примеси и, следовательно, термодинамические функции раствора и его свойства, обусловленные распределением примесей. Однако при расчете термодинамических свойств твердых растворов предпочте­ ние отдается квазихимическим моделям, основанным на упрощенных и не всегда оправ­ данных предположениях о характере взаимодействия примесных атомов. Это связано с тем, что надежные данные об энергиях примесных атомов в различных позициях (состоя­ ниях) имеются лишь для небольшого числа систем. В последние годы получили развитие методы теоретического и экспериментального определения этих энергий, что позволяет использовать для моделирования свойств твердого раствора более строгие статистические методы.

В связи со сказанным выше, существует потребность в дальнейших исследованиях закономерностей влияния фоновых примесей и структурных дефектов на физические свойства слаболегированных монокристаллов и монокристаллических слоев многослой­ ных композиций.

Значительная часть данной работы отведена результатам исследований, выполнен­ ных автором, а также учеными запорожских школ профессоров А.Н. Горбаня, Д.И. Левинзона, Э.С. Фалькевича и В.П. Шаповалова. Автор выражает им глубокую признательность за многолетнее сотрудничество и полезное обсуждение настоящей работы. Автор благо­ дарен А.И. Бажину, В.Ф. Башеву, В.М. Косевичу, М.Б. Котляревскому, В.Г. Литовченко, В.В. Слезову, И.М. Фодчуку, И.Ф. Червонному за обсуждение результатов и полезные за­ мечания по тексту монографии. Автор благодарен также О.П. Головко, Т.В. Критской, А.В. Новикову, В.А. Ольховому, Р.А. Пятигорцу, В.П. Токареву, А.Ю. Чирикову за уча­ стие в проведении экспериментов и выполнении расчетов, результаты которых использу­ ются в данной работе. Параграф 3.4. написан совместно с А.Ю. Чириковым.

1. СЛАБОЛЕГИРОВАННЫЕ МОНОКРИСТАЛЛЫ И СЛАБОЛЕГИРОВАННЫЕ

МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ МНОГОСЛОЙНЫХ КОМПОЗИЦИЙ



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 55 |
 



Похожие работы:

«Ключ К пониманию ИСЛАМА © Все права на данную книгу принадлежат автору. Автор разрешает перепечатывать или переиздавать данную работу, если целью вышеуказанных действий является бесплатное распространение книги. При этом запрещается внесение в текст оригинала любых изменений, дополнений и сокращений. В случае необходимости и при соблюдении вышеуказанных условий автор готов безвозмездно предоставить высококачественные копии книги в электронном формате. Все замечания, советы и вопросы по данной...»

«И. А. Котельников, В. С. Черкасский Скин-эффект в задачах Электронный учебник Новосибирск 2013 Аннотация. Электронный учебник содержит широкий круг задач с решениями, посвящённых скин-эффекту. В учебник входят как стандартные задачи о скин-эффекте в различных геометриях (шар, цилиндр, полуплоскость), так и оригинальные задачи, впервые решённые авторами: нестационарный скинэффект, экранирование электрического и магнитного полей, скин-эффект в трубах со щелями. Учебник снабжён динамическими...»

«ФИЗИКА ЯЗЫКОМ СЕРДЦА ПРИЛОЖЕНИЕ К КУРСУ ФИЗИКИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ ДЛЯ ДУХОВНО-НРАВСТВЕННОГО ВОСПИТАНИЯ РИГА 2006 УДК ББК Стульпинене Ирена. ФИЗИКА ЯЗЫКОМ СЕРДЦА: Приложение к курсу физики средней школы для духовно-нравственного воспитания. – Рига: Паркс рекламай, 2006. – 182 с. © Ирена Стульпинене, 2006 ISBN 978 9984 39 1274 ВДОХНОВИТЕЛЯМ И СОТРУДНИКАМ Эта книга родилась из мечты о светлом будущем, когда в почёте будут Любовь и Мудрость. Ведь как хочется жить в мире, который понятия Дух и Сердце...»

«Публичный отчет МОУ СОШ № 6 им. М.В. Ломоносова 2010-2011 учебный год. САМАРА 2011 год. 1 Содержание. I. Общая характеристика школы. II. Ресурсное обеспечение и материально- техническая база. III. Образовательные результаты и методическая работа. IV. Здоровьесбережение участников образовательного процесса. V. Финансовые ресурсы школы и их использование. 2 I. Общая характеристика школы. Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 6 им. М. В. Ломоносова с...»

«СУММА МОРФОЛОГИИ (МЕТАФИЗИКА ХХI ВЕКА) esk Budjovice 2008 2 Памяти моего учителя, Дмитрия Владимировича Осадчего, памяти моих родителей, посвящаю эту книгу. 3 Д.В.Осадчий (1956 – 1984) Дмитрий Владимирович Осадчий был универсальным мыслителем и творцом. Он был философом, математиком, физиком (он закончил Радиофизический факультет Харьковского университета), актером народного театра в Харькове, художником, поэтом, бардом - автором и исполнителем своих песен. Он фонтанировал идеями. За свою...»

«Задачи • исследование задач теории расписаний, выявлении их сложности (NPтрудности, полиномиальности); • нахождение свойств оптимальных решений исследуемых задач; • построение точных и приближённых графических алгоритмов решения задач теории расписаний и комбинаторной оптимизации, а также сравнение с существующими алгоритмами решения этих задач. 3 из 53 Задачи комбинаторной оптимизации Выбрать лучшее (оптимальное) решение среди множества допустимых решений. Множество слишком большое – полный...»

«Московский Государственный Университет имени М.В.Ломоносова Научно-исследовательский Институт ядерной физики имени Д.В.Скобельцина Физический Институт имени П.Н.Лебедева Институт ядерных исследований РАН Объединенный институт ядерных исследований Харьковский физико-технический институт Исследования электромагнитных взаимодействий ядер: вчера, сегодня, завтра Москва 2011 1 2 УДК 539.165 ББЛ 22.383. С32 Редакционный совет: В.Г.Недорезов (председатель), Б.С.Ишханов, В.В.Варламов, А.И.Лебедев,...»

«Эфирная среда и универсум Апатиты 2004 Ф.Ф. Горбацевич Посвящается светлой памяти Феликса Иосифовича Горбацевича Эфирная среда и универсум Апатиты 2004 Издание осуществлено на средства автора Ф.Ф. Горбацевич Эфирная среда и универсум. Моногр. – Санкт-Петербург: Изд-во АЛЬФА ШТАМП, 2004. 112 с., илл. Излагается место и роль эфира в универсуме. Эфир представляется как всепроникающая среда, состоящая из частиц двух равных, но противоположных по знаку, видов. Эфир обладает определенными...»

«Литературный ПОРТАЛ http://www.LitPortal.Ru Анонс Джин и Боб Байярд работают вместе уже почти полвека. Будучи психологами, они занимаются совместной клинической практикой в Калифорнии. Вырастили пятерых детей. Когда их младшему ребенку исполнилось восемнадцать лет, у них был тридцатидвухлетний непрерывный стаж воспитания детей. К этому времени на своем личном опыте они пережили большинство тех проблем, которые обсуждаются в этой книге. Джин, психотерапевт, специализируется в том, чтобы помогать...»

«Вишнудэвананда Свами Йога: полное иллюстрированное руководство Классическая книга всех времен, написанная самым знаменитым учеником Свами Шивананды. Впервые — в авторизованном русском переводе, с одобрения Шивананда-Йога-Веданта-Центра. Это настоящая энциклопедия асан классической хатха-йоги, охватывающая также пранаяму, питание и основы индуистской метафизики. Все упражнения иллюстрированы фотографиями автора в молодом возрасте (около 150 фотографий). Copyright Julian Press Inc. (1960)...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.