Высокая концентрация - вакансия
Cтраница 3
Основной механизм проникновения примесного атома в кристаллическую решетку состоит в последовательном перемещении по вакансиям ( пустым узлам) решетки. Возможны также, хотя и менее вероятны, перемещения по междоузлиям и обмен местами с соседними атомами. Следовательно, для получения сильнолегированных областей и ( или) сокращения времени диффузии необходимо иметь высокую концентрацию вакансий в поверхностном слое пластины. С достигает 1021 см-3 за счет поверхностного испарения атомов, диффузии атомов основного материала из глубины пластины к ее поверхности ( что эквивалентно диффузии вакансий от поверхности вглубь), а также смещения атомов в междоузлия вследствие тепловых колебаний решетки. [31]
Поскольку энергия образования вакансии невелика, около 0 3 эВ, то вакансии образуются в обеих подрешетках до тех пор, пока антисвязующие состояния окажутся незанятыми. В TiO вакантны около 15 % всех узлов решетки. Более детальные расчеты, выполненные Шоэном [7] методом присоединенных плоских волн ( ППВ), подтверждают эту интерпретацию причины высокой концентрации вакансий в TiO. Подобные же рассуждения могут быть применены и к большинству карбидов и нитридов, которые также должны иметь вакансии даже при сте-хиометрических составах. [33]
Так, в случае ZnS-Ag, С1 - и ZnS-Cl - фосфоров при температурах, близких к точке превращения сфалерита в вюрцит ( 1020 С), начинается снижение выхода люминесценции. Это обусловлено повышенной растворимостью в вюрци-те окиси цинка, вызывающей образование центров тушения. Напротив, как уже указывалось, ZnS-Cu - фосфоры с длительным послесвечением, обусловленным глубокими кислородными ловушками, л также высокой концентрацией серных вакансий, выгодно получать именно на основе вюрцита. Оптимальная температура прокаливания CdS-Cl - люминофора составляет 650 - 700 С. Падение светоотдачи при более высокой температуре может быть связано с уменьшением степени компенсации, вызывающим снижение концентрации центров свечения ( см. гл. [34]
Когда сверхравновесные вакансии создаются резким охлаждением образца, они способны отжигаться, уменьшая тем самым свободную энергию системы. Полная аннигиляция может происходить на стоках, например на свободных поверхностях. В то же время вакансии могут взаимодействовать друг с другом, образуя скопления с низкой энергией. Последний процесс становится чрезвычайно важным при низких температурах и высокой концентрации сверхравновесных вакансий. Критическим параметром материала является энергия связи вакансий. В зависимости от того, какое значение энергии связи дивакансий мы примем - 0 1 или 0 3 вв, мы получим совершенно различный характер процесса возврата. Существуют разногласия в величине энергии связи дивакансий. По их мнению, энергия связи дивакансий мала и равна приблизительно 0 1 эв. Для такой низкой энергии связи можно получить аналитическое решение, описывающее распределение вакансий при данных исходных условиях, так как при низкой энергии связи между вакансиями это распределение довольно просто. [35]
На границе раздела фаз железо - магнетит ионы железа и электроны из железа переходят в шпинель магнетита и занимают там тетраэдрические и октаэдрическне места в промежуточной решетке, В верхних участках, где имеется дефицит ионов железа, ионы кислорода выходят из магнетитного окалинного слоя и занимают места для кислорода гексагональных шпинелей в решетке металла. Оставшиеся ионы железа в верхних участках кубического железа занимают места в решетке гексагональной шпинели. На этой границе раздела фаз образуется магнетит, который характеризуется относительным избытком железа и относительным недостатком кислорода. В результате в каждый момент времени в участках внешнего магнетитного окалинного слоя имеется высокая концентрация вакансий кристаллической решетки для ионов железа и примерно стехиометрическая концентрация кислорода. В то же время на участках внутреннего окалинного слоя имеется высокая концентрация вакансий кристаллической решетки для кислорода и избыток железа. Эта разность концентраций приводит к тому, что происходит диффузия вакансий ионов кислорода в направлении к поверхности железа ( вглубь), а также к диффузии вакансий ионов железа в промежуточной решетке ( во внутреннем окалинном слое) и к диффузии вакансий ионов железа ( во внешнем окалинном слое) в направлении паровой фазы. Одновременно происходит диффузия электронов, направленная в ту же сторону. [36]
Аннигиляция вакансий при их малых скоплениях вносит добавочную долю в избыточное сопротивление. Таким образом, снижение сопротивления при аннигиляции вакансий незначительно. Возвращение к кривой типа I при больших количествах циклов обусловлено тем, что имеющиеся при низких количествах циклов высокие концентрации вакансий убывают, так как существует добавочный вид отрицательного источника в форме скоплений вакансий. [38]
Таким образом, получаем систему из восьми уравнений, содержащих 9 неизвестных: б, п, р, [ V l [ V ], [ V ], [ V ], PM. При малых значениях парциального давления - Р 2, что соответствует согласно уравнению (4.115) большому значению РМ, нужно иметь высокую концентрацию вакансий [ Vy, ионизация которых определит условие электронейтральности: [ V XJ. По мере увеличения парциального давления паров Х2 концентрации [ V ] и У Х ] должны уменьшаться, а концентрация [ V ] увеличиваться. [39]
Однако существует ряд соединений, концентрация дефектов в которых значительно выше. Наиболее известным из них является вюстит FeO, который вообще не существует в стехиомет-рическом состоянии, а всегда содержит значительное избыточное количество кислорода. Так, при 1000 С состав вюстита соответствует формуле Feo. Напротив, оксиды тугоплавких металлов TiO2, V2O5, Nb2Os, MoO3, WO3 и некоторые другие обнаруживают большой дефицит кислорода, что указывает на высокие концентрации вакансий кислорода. [40]
На границе раздела фаз железо - магнетит ионы железа и электроны из железа переходят в шпинель магнетита и занимают там тетраэдрические и октаэдрическне места в промежуточной решетке, В верхних участках, где имеется дефицит ионов железа, ионы кислорода выходят из магнетитного окалинного слоя и занимают места для кислорода гексагональных шпинелей в решетке металла. Оставшиеся ионы железа в верхних участках кубического железа занимают места в решетке гексагональной шпинели. На этой границе раздела фаз образуется магнетит, который характеризуется относительным избытком железа и относительным недостатком кислорода. В результате в каждый момент времени в участках внешнего магнетитного окалинного слоя имеется высокая концентрация вакансий кристаллической решетки для ионов железа и примерно стехиометрическая концентрация кислорода. В то же время на участках внутреннего окалинного слоя имеется высокая концентрация вакансий кристаллической решетки для кислорода и избыток железа. Эта разность концентраций приводит к тому, что происходит диффузия вакансий ионов кислорода в направлении к поверхности железа ( вглубь), а также к диффузии вакансий ионов железа в промежуточной решетке ( во внутреннем окалинном слое) и к диффузии вакансий ионов железа ( во внешнем окалинном слое) в направлении паровой фазы. Одновременно происходит диффузия электронов, направленная в ту же сторону. [41]
Скорость закалки была порядка 104 град / сек, что соответствует скорости охлаждения излучением. Найдено, что во внутренней части кристалла не образуется заметной концентрации вакансий даже при нагреве до температуры 3200 С. В то же время было обнаружено, что тонкий слой, прилегающий к поверхности скола, содержит высокую концентрацию вакансий после нагрева выше 1600 С. Этот же слой содержит большое число дислокационных петель [3], которые могли возникнуть в результате объединения вакансий в скопления и при захлопывании этих скоплений. [42]
Если рассматривать дислокацию или границу зерна как область с плотностью атомов меньшей, чем в решетке, то уместно предположить, что энергия связи вакансий с дефектом положительна. Это означает, что вблизи примесного атома концентрация вакансий в зоне дефекта существенно выше, чем в хорошей решетке. Пропорционально растет и коэффициент диффузии примеси. Кроме того, снижение плотности атомов должно проявляться и в значительном увеличении частоты скачков примеси в вакансию, которое, если не учитывать корреляционного множителя, также ведет к соответствующему росту коэффициента диффузии. Предыдущее рассмотрение показывает, что увеличение частоты обменов примеси с вакансией пропорционально понижает значение корреляционного множителя. Тем не менее вследствие высокой концентрации вакансий вблизи примеси и возросшей частоты скачков следует ожидать заметного увеличения коэффициента диффузии примесных атомов во всей зоне влияния дислокации или границы зерна. [43]
Страницы: 1 2 3