2.11.2010Г. Технология тонкого неорганического синтеза. Лекция 5

Физическая десорбция – дефекты кристаллической структуры, вакансии в узлах решетки, расположенные между элементами решетки, сдвиги и смещения, возникающие при определенных условиях роста кристалла.

Химические микропримеси могут быть разного типа. Микропримеси, которые свободно отдает валентные электроны под воздействием теплового движения. Такие микропримеси сообщают полупроводнику электронный тип проводимости (проводимость n-типа). К числу таких примесей (донорные) относятся фосфор, мышьяк, висмут и другие. Эти примеси обычно характерны для германия и кремния. Второй тип: микропримеси способны присоединять к себе электроны атомов кристаллической решетки основного вещества, такие примеси называются акцепторными. Полупроводники характеризуются дырочной проводимостью или р-типом. Из микропримесей следует выделить бор, алюминий, галлий, индий, титан, а золото, медь, серебро, железо могут проявлять как донорные, так и акцепторные свойства. Общее количество микропримесей можно разделить на три вида: микропримеси, которые влияют на свойства материала; примеси генетического типа; микропримеси элементов с большим кларком. Кларк выражает относительное распространение отдельных химических элементов в земной коре. Этот вид примесей определяется кларком наиболее распространенным и они наиболее трудно удаляются из материала. Данные примеси легко заносятся в материал из окружающей среды. (Кислород, кремний, алюминий, натрий, магний, кальций, железо, калий, углерод, азот, сера, фтор и титан.)

Генетический тип обусловлен происхождением исходного сырья и условиями его последующей переработки. Загрязнение кинетического типа также трудноудалимое. Это связано с тем, что эти микропримеси образую изовалентные и гетеровалентные изоморфные замещения.

Влияние внешнего загрязнения на образования особо чистых веществ.

Внешнее загрязнение – атмосферное, коррозия, диффузия примесей из окружающей среды через стенку аппарата.

1. Атмосферное загрязнение: в атмосфере находятся оксиды серы, азота, металлов. В США 20 млн. т оксидов серы находятся в воздухе, 30 млн. т – пыли, 1 млн. т – пыльцы растений. Газообразные загрязнения на уровне земли г/м²: СО₂ 0,4-0,6; СО – 10^-4; Cl₂ - 2 10^-6, CH₄ - 9 10^-4. Ежегодно с дождями выпадает 1 10⁸т серы. Концентрация достигает 22,2мг/л. Основным источником аммиака и диоксида азота является почва. Содержание NO₂ и NH₃ в крупных городах поднимается до 10^-г/м³. Источниками аэрозолей являются океаны. Аэрозоли содержат мг/кг пыли: Cl₂ – 18980, Na ~ 10000, Mg ~ 1000.

2. Коррозия: скорость коррозии для нержавеющих сталей 0,5-0,8г/м²ч. Наиболее стойки золото, платина, палладий, иридий – они стойкие в нейтральных средах и температурах не более 250⁰С. Тантал наиболее стойкий и разрушается только при 20⁰С в 40%-ной плавиковой кислоте, в фосфорной при более 150⁰С. По стойкости приближается к платине. В качестве материалов используется керамика. Химическая стойкость невысокая. Керамика включает соединения бериллия, магния, марганца, титана, бора и других. Используются эмали, но они тоже не являются химически стойкими.

Область чистых веществ начинается с содержания примесей на уровне 1 10^-4-1

10^-5 ат. %. Существуют определенные затруднения в определении содержания микропримесей. Получение сверхчистого вещества очень проблематично.