Кучинов_2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МНЭ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Физико-химические основы технологии изделий электроники и наноэлектроники»

Тема: Моделирование диаграмм состояния с ограниченной растворимостью компонентов(полупроводник-примесь)

Студенты гр. 4209		Кучинов А.Д. Доброславин А.А.
Преподаватель		Максимов А.И.

Санкт-Петербург

2016

Цель работы.

Изучение фазовых равновесий в бинарной системе полупроводник

(Si, Ge)-примесь методом компьютерного моделирования; расчет параметров межатомного взаимодействия; выбор моделей растворов, адекватно описывающих экспериментальные Т-х-диаграммы состояния; расчет спинодалей и определение областей устойчивого и метастабильного состояний твердых растворов в заданной системе.

Обработка результатов измерений.

1. Приведены T-x-проекции (в обычном и полулогарифмическом масштабах) исследованной диаграммы состояния на рисунках 1, 2 соответственно. Указаны подобранные оптимальные параметры межатомного взаимодействия в твёрдом и жидком растворах.

Рис.1. Линия солидуса для системы Si-Sn

Рис.2. Линия солидуса для системы Ge-Ag в полулагорифмическом масштабе

Оптимальные параметры межатомного взаимодействия W^l_opt и W^s_opt в жидком и твердом растворах:

W^l_opt=20815 Дж/моль W^s_opt=42165 Дж/моль

2. Сравнение линии ликвидуса, построенные в рамках моделей идеальных, регулярных и квазирегулярных растворов, с экспериментальной, приведенной на T-x-проекции. Выберем модель, наиболее адекватно описывающую экспериментальные данные. На рисунке 3 представлена диаграмма состояния системы Si-Sn.

Рис 3. Диаграмма состояния системы Si-Sn

3. Рассчитаем и построим концентрационные зависимости коэффициентов активностей компонентов в твердом растворе при Т=( Т_пл(А) + Т_эвт)/2 в пределах области растворимости, а также жидком растворе во всем диапозоне составов от х=0 до 1 при Т=Т_пл(А). На тех же рисунках построены зависимости, соответствующие модели идеального раствора.

3.1. Коэффициенты активности компонентов в твердом растворе при

Т=(Т_пл(А)+Т_эвт)/2 в пределах области растворимости представлены в таблице1. Т=( Т_пл(А) + Т_эвт)/2=1095 K

Xb	0,000794	0,015299	0,029804	0,044309	0,058814	0,073319	0,087824	0,102329
γ	102,1496	89,39755	78,39016	68,87226	60,62809	53,47493	47,2578	41,84499
α	0,08114	1,367722	2,336365	3,051683	3,565799	3,920745	4,150383	4,281968

Xа	0,999206	0,984701	0,970196	0,955691	0,941186	0,926681	0,912176	0,897671
γ	1,000003	1,001085	1,004125	1,009139	1,016158	1,025223	1,036387	1,049718
Xа	0,999206	0,984701	0,970196	0,955691	0,941186	0,926681	0,912176	0,897671
α	0,999209	0,985769	0,974197	0,964425	0,956393	0,950054	0,945367	0,942301

2. . Коэффициенты активностей компонентов в жидком растворе во всем диапозоне составов от х=0 до 1 при Т=Т_пл(А)=1685 К

Xb	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
γ	4,42175	3,33374	2,5893	2,0718	1,70771	1,4501	1,2685	1,143	1,0613	1,015	1

Xa	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0
γ	4,421753	3,333738	2,589289	2,071769	1,70771	1,450102	1,268514	1,143151	1,061265	1,014976	1

4. Рассчитаем равновесный коэффициент распределения компонента В(Ag) при Т=( Т_пл(А) + Т_эвт)/2=1095 К

5. Построим спинодали при температурах от Т_комн до Т_пл(А).

Т,К	298	471,375	644,75	818,125	991,5	1164,875	1338,25	1511,625	1685
Xs	0,030282	0,048835	0,068184	0,088441	0,109749	0,132289	0,156304	0,182129	0,210246
Xl	0,06352	0,10515	0,151722	0,205569	0,271787	0,367816	#ЧИСЛО!	#ЧИСЛО!	#ЧИСЛО!

12