Материаловедение поверхности и тонких пленок. Пичугин В.Ф. - 61 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

61
4. Кинетические и диффузионные процессы
В предыдущих главах были рассмотрены основные
равновесные закономерности, лежащие в основе управления
фазовыми, химическими и электрохимическими превращениями
веществ и процессами образования дефектов в кристаллах
полупроводников. Принципиальная возможность смещения
термодинамического равновесия в нужном направлении выяснялась
на основании знака изобарно-изотермического потенциала G (или
изохорно-изотермического потенциала F) для рассматриваемого
процесса. Однако практическая осуществимость процесса
определяется не только термодинамическими факторами. Важную
роль в этом, в частности при формировании скорости протекания
процессов, играют существенно неравновесные закономерности,
лежащие в основе диффузионной и химической кинетики.
Задача данной главы − последовательное рассмотрение
физических явлений, возникающих при нарушении условий
фазового и химического равновесия в применении к
технологическим проблемам электроники, включая диффузионные и
кинетические задачи вакуумной и полупроводниковой технологии.
4.1 Диффузия. Законы Фика
Феноменологическое описание диффузии укладывается в два
закона Фика, которые представляют собой эмпирические
утверждения, связывающие диффузионный поток вещества с
градиентами концентрации. Для иллюстрации этих законов
рассмотрим однофазный разбавленный бинарный сплав, компоненты
которого неоднородно распределены по объему. Пусть концентрация
примеси равна С. Концентрация является функцией координаты и
времени; из-за наличия градиента концентрации возникает поток
вещества. Первый закон Фика гласит, что поток диффундирующих
объектов в данном направлении пропорционален градиенту
концентрации в этом направлении, т. е. если J
1
— поток в направлении
оси х
1
, то
1
11
x
C
DJ
, (4.1)
где D
1
— коэффициент пропорциональности, называемый
коэффициентом диффузии. Отрицательный знак в уравнении (4.1)
отражает то обстоятельство, что диффузия идет из областей с высокой
концентрацией в области с низкой концентрацией. В кристаллах с

Страницы