Лекция 11

Особо чистые вещества содержат не только химические, но физические примеси. Наличие физических примесей связано с деформацией структуры вещества, которое образуется и формируется при взаимодействии реагентов. Как правило, ОЧВ имеют кристаллическую структуру и в большинстве случаев стараются получать монокристалл, содержание примесей в котором минимально. Однако реальный монокристалл имеет микропримеси в частности физические. Это связано с протекание ряда процессов, которые обуславливают наличие дислокаций, вакансий, неравномерное распределение атомов в узлах решетки и другие причины. Дислокация – это дезориентация одних плоскостей по отношению к другим плоскостям решетки. Наличие дислокаций можно объяснить следующим: при росте кристалла может иметь место неравномерное распределение атомов по 3 пространственным координатам. Распределение зависит от процесса диффузии в растворе. Скорость диффузии по разным направлениям различна. Это может привести к возникновению в одной плоскости еще одной плоскости. На возникающих поверхностях обычно концентрируются микропримеси. Вакансии – это узлы решетки, незаполненные ионами или атомами. Химические микропримеси влияют на свойства вещества и особенно, если вещество используется в качестве полупроводника. Химические микропримеси могут обуславливать электронную и дырочную проводимость. Если микропримеси отдают электроны, то образуется электронная проводимость n-типа, имеет место дырочная микропримесь. Если взять германий и кремний, которые загрязнены фосфором, висмутом, мышьяком, то для них характерна донорная проводимость. Если кристаллическая структура вещества может принимать электроны атома, то имеет место дырочная проводимость р-типа.

Типы загрязнений.

Вещество может иметь несколько причин загрязнений:

• Причиной является окружающая среда – атмосферное загрязнение;

• Коррозия материала, из которого выполнен реактор;

• Загрязнения генетического типа;

• Микропримеси элементов с большим кларком.

1. В атмосфере оксиды серы, металлов, азота, хлора, УВ, СО_2. Их содержание зависит от места анализа. В атмосфере присутствуют аэрозоли. Размер частиц от нескольких Ǻ до 10-20 мкм. Аэрозоли морского происхождения содержат ионы хлора, натрия, сульфат-ион, кальция, брома, калия, бора. Аэрозоли, образующиеся при горении топлива, содержат железо, свинец, титан, медь, марганец, цинк, алюминий, магний. Биологические аэрозоли: вирусы, бактерии, споры грибков, семена растений.

2. Коррозия материалов. Скорость коррозии для нержавеющей стали – 0,05-0,8 г/м² час. Золото, палладий, платина стойки в нейтральных средах. Особое место занимает тантал, по своим свойствам похож на платину. Во многих случаях синтез ОЧВ проводят в керамических реакторах. Химическая стойкость фарфоровых изделий не высокая.

3. Генетические загрязнения обусловлены наличием примесей, которые имеются в исходных реагентах. Очень трудно удаляется из вещества. Это связано с тем, что примеси внедряются в кристаллическую решетку, происходит аморфное замещение, образуются изовалентные и гетеровалентные изоморфные соединения. Генетический тип загрязнений характерен не для всех синтезируемых ОЧВ.

4. Кларк – это относительное распределение химических элементов в земной коре. Наиболее распространенными элементами являются кислород, кремний, алюминий, натрий, магний, кальций, калий, углерод, сера, фтор, азот, титан. Данный тип загрязнений трудно удаляется при синтезе ОЧВ.

Обозначение ОЧВ.

Используют специальную номенклатуру. Единой международной номенклатуры не существует. В Германии обозначают ppm, в Англии 5N8 (после запятой 5 знаков и последняя цифра 8 – 99,99998), 15-6 (количество микропримеси 15, их содержится от 10^-6.