O’rinbosar va suqilma qattiq eritmalar

|
O’rinbosar va suqilma qattiq eritmalar
|
bet | 77/119 | Sana | 14.06.2024 | Hajmi | 4,04 Mb. | | #263652 | Turi | Учебник |
Bog'liq 21558 2 CDEAD1DE360DB13C9B7A03EFD7ECBD40E7F94F1FO’rinbosar va suqilma qattiq eritmalar. Kirishma atomlar kristall panjarasida tugunlardagi asosiy atomlar o’rniga o’tirib oladi (bunday kirishmani o’rinbosar qattiq eritma deyiladi) yoki ular panjara tugunlari orasiga joylashadi (bunday kirishmani suqilma qattiq eritmalar deyiladi). Bu ikki holni geometrik va elektrokimyoviy omillar aniqlaydi.
O’rinbosar kirishmalar hosil bo’lishi uchun kirishma atomi radiusining asosiy atom radiusidan farqi l5% dan oshmasligi, asosiy va kirishma atomlar elektrokimyoviy jihatidan o’xshash bo’lishi zarur (keyingi shartning ma’nosi: mazkur ikki xil atomlarning valent qobig’idagi elektronlar soni teng yoki ± 1 qadar farqlanishi kerak).
Suqilish kirishmalari hosil bo’lishi uchun kirishma atomi radiusning asosiy atom radiusiga nisbati 0,59 dan kichik bo’lishi zarur. Miqdoriy shartlar tajriba yo’li bilan topilgan. Har bir kirishma atom o’zi turgan joy atrofida panjara davriyligini buzadi va elektron (kovak) uchun mahalliy sathlar hosil qiladi, bu sathlar kirishmalar zichligi uncha katta bo’lmagan ta’qiqlangan zonada joylashgan bo’ladi. Ko’p bosqichli tozalashdan so’ng yarimo’tkazgich moddada qoldiq kirishmalar turlari va miqdorlarini aniqlab olish mumkin, ammo eng muhimi - muayyan maqsadni nazarda tutib tegishlicha tanlangan boshqa elementlar atomlarini istalgan miqdorda va ma’qul usul bilan yarimo’tkazgichga kiritishdir. Ana shu muammoni hal qilingandan so’ng yarimo’tkazgichlar elektronikasi juda tez rivojlana boshlaganini ta’kidlaymiz.
Yarimo’tkazgichlarga kirishmalar kiritish legirlash yo’li bilan ularning elektr o’tkazuvchanligini va boshqa xossalarini o’zgartirish mumkin. Yarimo’tkazgich monokristallini suyulmalardan hosil qilish jarayonida suyulmaga istalgan boshqa
moddalar atomlari kiritiladi. Bunda monokristall hajmida kirishmalarning tekis taqsimlanishini ta’minlaydigan choralar qo’llaniladi. Biz endi elektronika sanoatida keng qo’llanadigan usullar to’g’risida qisqacha ma’lumot beramiz.
Diffuziya usuli bilan kirishmalar kiritish. Yarimo’tkazgichlarda diffuziya jarayonlari haqida keyin batafsilroq to’xtalamiz. Bu joyda mazkur usulning qisqacha tavsifini keltiramiz xolos.
Bu usulda maxsus idishlarga (tigellarga) yarimo’tkazgich kristali, u bilan birga kiritiladigan moddaning tayinli miqdori ham joylanadi, so’ng diffuziya pechida (kristallning suyulish temperaturasidan past bo’lgan) yuqori temperaturagacha qizdiriladi, kirishma modda bug’lanadi va uning atomlari kristall ichiga diffuziyalanib kira boradi. Bu atomlar yo asosiy atomlardan bo’shab qolgan tugunlarga, yoki tugunlar orasiga joylashib oladi. Masalan, kremniyga fosfor - 1200°C temperaturada diffuziyalanadi, chunki kremniyning suyulish temperaturasi taxminan 1410°C bo’lganligi uchun u o’zining qattiq holatini saqlaydi, ammo atomlar issiqlik harakati kuchayishidan vakansiyalar ko’payib ketadi, fosfor va kremniy atomlari radiuslari bir biriga yaqin bo’lganligi uchun fosfor atomlari kremniy kristalli tugunlariga joylashib, o’rinbosar kirishma hosil qiladi. Diffuziya jarayonida kristall ichida kirishma atomlar taqsimoti Fik qonunlaridan kelib chiqadigan diffuziya tenglamasini yechish orqali aniqlanadi.
Agar N (x, t) diffuziyalanuvchi kirishma atomlari zichligi (x - kristall sirti tekisligini belgilaydi), D ularning diffuziya koeffitsiyenti bo’lsa, x yo’nalishda
(7.2)
Diffuziya tenglamasining cheksiz (doimiy) manba holidagi (kristall sirtida kirishma zichligi deb olingandagi) yechimi quyidagi ko’rinishda bo’ladi.
(7.3)
Bu holda kristall sirti yaqinida kirishma bilan to’yingan yupqa qatlam hosil bo’ladi. Bu qatlamdagi kirishma zichligi imkoni boricha katta qilib olinadi. Bu bosqichni kirishma kiritish bosqichi deyiladi. So’ngra, tashqaridan kirishma
kiritish bartaraf qilinib (manba uzoqlashtirilib), kristallga kirib bo’lgan kirishma
yuqori temperaturada qayta taqsimlanishga duchor qilinadi. Bu bosqichni kirishmani (kristall ichiga) haydash deyiladi. U chekli kirishma manbaidan diffuziyalanish holiga mos keladi. Bu holda (7.2) ning yechimi
(7.4)
Bundagi Q-legirlash dozasi. Yarimo’tkazgichli asboblar sanoatida planar texnologiyada xuddi shu ikki bosqichli diffuziya usuli qo’llanadi.
|
| |