Кристало-хімічні особливості та фазові перетворення напівпровідникового кремнію. Механізми мартенситного перетворення. Особливості розчинності домішок. Взаємозвязок між енергією звязку і зарядовою щільністю для міжатомної відстані кристалічній решітці.
1. Аналітична частина 1.1 Кристало-хімічні особливості напівпровідникового кремнію Кремній - елемент IV В підгрупи Періодичної системи елементів. Атоми кремнію мають чотири валентні електрони та утворюють кристалічну решітку типу алмазу або цинкової обманки з ковалентним звязком і координаційним числом, котре при кімнатній температурі рівне 4. Інтервали значень тиску і температури, в межах яких дана речовина залишається в одному і тому ж стані, є широкими і охоплюють діапазон практично досяжних і використовуваних величин [1, 2]. У фундаментальних роботах [1, 3] показано, що при плавленні кремнію спостерігається перехід напівпровідник-метал, в той час при високому тиску (~12 ГПа) [2] для кремнію зафіксований перехід від чисто ковалентної структури алмазу (К = 4) до ковалентно-металевої ОЦТ структури типу білого олова, а далі (~16 ГПа) - до типово ОЦК-металевої структури (К = 8). При плавленні координаційне число у кремнію збільшується з 4 до 6. 1.2 Класифікація основних домішок кремнію Фізичну та фізико-хімічну поведінку в кремнії найважливіших домішок можна класифікувати таким чином [5]. Нейтральними домішками в кремнії є водень, азот, інертні гази та елементи IV групи періодичної системи Д.І. Менделєєва (Ti, Zr, Hf). Розчинність водню в монокристалах кремнію, вирощених методом Чохральського, становить 1,7 *1019 моль/см3. У твердому кремнії вона зменшується до 1012 ат/см3. Кремній і германій утворюють безперервний ряд твердих розчинів. Гранична розчинність олова в кремнії має місце при температурах нижче точки плавлення - близько 5*10-19 ат/см3 при 1250 °С. В кремнії мідь утворює один акцепторний і один донорний рівень, що лежать на 0,24 и 0,49 еВ вище верхнього краю валентної зони. Максимальна розчинність кисню в монокристалі кремнію, вирощеного із кварцового тигля в атмосфері кисню методом Чохральського, становить 1,8*1018 ат/см3, рівноважний коефіцієнт розподілу становить близько 5*10-1. При тиску, рівному 12 ГПа і температурі 20 °С був встановлений фазовий перехід SiI®SiII методом електроопору та рентгенографічно [8]. Кристалографічна теорія мартенситного перетворення є феноменологічною, оскільки вона описує кристалографію до і після перетворення, але аж ніяк не шлях проходження останнього. Питання про природу ?-мартенситу було вирішено В. Фінком, Е. Кемпбелом, Г.В. Курдюмовим, Н. Селяковим і Н. Гудцовим. Температурна область цього переходу залежить від концентрації легуючих елементів, попередньої термообробки і знаходиться в області 180-400?С. Для покращення структури та властивостей Cz-Si легують різними елементами. В.Е. Лашкарьова НАН України (м. Київ).
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
