МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра микро- и наноэлектроники

Курсовая РАБОТА

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

Тема: Термодинамический анализ физико-химического процесса

Студент гр.
Преподаватель

Санкт-Петербург

2022

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Студент:
Группа:
Тема работы: Термодинамический анализ физико-химического процесса
Исходные данные: Провести термодинамический анализ процесса выращивания монокристаллов соединения AB (CuS) заданного типа (р) электропроводности из газообразных компонентов
Содержание пояснительной записки: “Содержание”, “Введение”, “Заключение”, “Cписок использованных источников”
Предполагаемый объем пояснительной записки: Не менее 15 страниц.
Дата выдачи задания:
Дата сдачи курсовой работы:
Дата защиты курсовой работы:
Студент:	_______________
Преподаватель:	_______________

Аннотация

Целью курсовой работы является определение возможности протекания процесса в условиях замкнутого объема в определенном диапазоне температур. Для этого используется метод синтеза соединения CuS из двух независимых источников, содержащих свободные компоненты Cu и S₂. Давление пара исходных компонентов задаётся путем сублимации твердой фазы или испарения жидкой фазы этих компонентов в дополнительных температурных зонах реактора.

Решение этой задачи состоит из двух этапов. Первый этап позволяет выбрать условия, при которых реализуется протекание основного процесса. Второй этап посвящен определению типа и концентрации точечных дефектов методом анализа квазихимических реакций.

SUMMARY

The purpose of the coursework is to determine the possibility of the process in a closed volume in a certain temperature range. For this purpose, the method of synthesis of a CuS compound from two independent sources containing free Cu and S₂ components is used. The vapor pressure of the initial components is set by sublimation of the solid phase or evaporation of the liquid phase of these components in additional temperature zones of the reactor.

The solution to this problem consists of two stages. The first stage allows you to select the conditions under which the main process is implemented. The second stage is devoted to determining the type and concentration of point defects by analyzing quasi-chemical reactions.

СОДЕРЖАНИЕ

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ, СВОЙСТВ И ПРИМЕНЕНИЯ СОЕДЕНИЯ 6

1.1 Описание структуры 6

1.2 Свойства сульфида меди 6

1.3 Применение сульфида меди 7

2 НАХОЖДЕНИЕ КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ ОСНОВНОГО ПРОЦЕССА 9

2.1 Расчет параметров реакции при температуре 298 К 9

2.2 Расчет параметров реакции при произвольно выбранных температурах 10

2.3 Выбор рабочей точки и анализ условий протекания процесса 11

3 АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ СУБЛИМАЦИИ 13

3.1 Анализ сублимации олова Cu 13

3.2 Анализ сублимации серы S₂ 15

3.3 Расчет погрешностей нахождения температур кипения 17

4 ПОСТРОЕНИЕ P_i – T ДИАГРАММ И ОЦЕНКА ДИАПАЗОНА ИЗМЕНЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ 19

4.1 Определение границ области гомогенности для двух компонентов 19

4.2 Определение линии стехиометрии и построение p_i – T-диаграмм 20

5 НАХОЖДЕНИЕ ПАРЦИАЛЬНЫХ ДАВЛЕНИЙ ПАРОВ И ТЕМПЕРАТУР КОМПОНЕНТОВ 24

5.1 Расчет давлений двух компонентов 24

5.2 Расчет рабочих температур двух компонентов 26

5.3 Построение диаграммы распределения температур в реакторе 27

6 ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ОКИСЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ 28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 33

ПРИЛОЖЕНИЕ 34

Приложение А – Справочные данные 34

1 Краткое описание структуры, свойств и применения соедения

1.1 Описание структуры

Сульфид меди (II) – неорганическое соединение, которое представляет собой слоистую структуру (рисунок 1). Данное соединение кристаллизуется в гексагональной слоистой структуре. Элементарная ячейка состоит из двух инвертированных слоев. Одна треть атомов меди находится в центрах треугольников из атомов серы, а две трети — в центрах тетраэдров [1].

Рисунок 1 – Модель кристаллической структуры сульфида меди [2]