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. 1282		Коз.
Преподаватель		Александрова О.А

Санкт-Петербург

2023

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Студент: КС.В.
Группа: 1282
Тема работы: Термодинамический анализ физико-химического процесса
Исходные данные: Провести термодинамический анализ процесса выращивания монокристаллов соединения AB (GeSe) заданного типа электропроводности из газообразных компонентов:
Содержание пояснительной записки: “Содержание”, “Введение ”,“Основная часть ”,“Заключение”, “Cписок использованных источников”
Предполагаемый объем пояснительной записки: Не менее 15 страниц.
Дата выдачи задания: 12.09.2023
Дата сдачи курсовой работы: 14.11.2023
Дата защиты курсовой работы:
Студент:	_______________	В.
Преподаватель:	_______________	Александрова О.А

Аннотация

Курсовая работа включает в себя краткое описание структуры соединения, расчёт постоянной химического равновесия для основного процесса, анализ процессов сублимации компонентов Ge и , построение P-T диаграмм, определение парциальных давлений компонентов в паре и оценку их возможности окисления. Данная работа направлена на расширение понимания процессов синтеза полупроводниковых материалов и их потенциальных применений в современных технологиях.

SUMMARY

This coursework involves outlining the compound's structure, calculating the chemical equilibrium constant for the primary process, analyzing the sublimation processes of Ge and Se2 components, creating P-T diagrams, determining the partial vapor pressures of the components, and assessing their potential for oxidation. The aim of this study is to enhance understanding of semiconductor material synthesis processes and their potential applications in modern technologies.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ, СВОЙСТВ И ПРИМЕНЕНИЯ СОЕДИНЕНИЯ 7

1.1 Описание структуры 7

1.2 Свойства селенида германия 8

1.3 Применение селенида германия 10

1.4 Данные для термодинамического анализа 12

2 AНАЛИЗ ОСНОВНОГО ПРОЦЕССА 13

2.1 Расчет параметров реакции при стандартных условиях 13

2.2 Расчет параметров реакции при произвольно выбранных температурах 15

2.3 Выбор рабочей точки и анализ условий протекания процесса 16

3 АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ СУБЛИМАЦИИ 19

3.1 Анализ сублимации олова Ge 19

3.2 Анализ сублимации 22

4 ПОСТРОЕНИЕ P_i – T ДИАГРАММ И ОЦЕНКА ДИАПАЗОНА ИЗМЕНЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ 25

4.1 Определение границ области гомогенности для двух компонентов 25

4.2 Определение линии стехиометрии и построение p_i – T-диаграмм 26

5 НАХОЖДЕНИЕ ПАРЦИАЛЬНЫХ ДАВЛЕНИЙ ПАРОВ И ТЕМПЕРАТУР КОМПОНЕНТОВ 29

5.1 Расчет давлений двух компонентов 29

5.2 Расчет рабочих температур двух компонентов 30

6 ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ОКИСЛЕНИЯ КОМПОНЕНТА А 32

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 35

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 36

Введение

Цель курсовой работы — проведение термодинамического анализ процесса формирования полупроводникового соединения GeSe с p-типом электропроводности. Метод синтеза из двух независимых источников Ge и использовался для формирования этого соединения, где давление пара исходных компонентов задавалось сублимацией (испарением). Данный метод обеспечивает создание соединения путем контролируемой сублимации или испарения исходных компонентов в специальных условиях реактора, что позволяет точно регулировать давление пара этих компонентов в процессе формирования соединения GeSe.

1 Краткое описание структуры, свойств и применения соединения

1. Описание структуры

Селенид германия (GeSe) относится к слоистым моно-халькогенидам металлов IV группы [1]. По строению он схож с фосфореном и кристаллизуется в сильно анизотропной слоистой орторомбической (искаженной NaCl-типа) кристаллической структуре с симметрией Pnma. Каждая примитивная элементарная ячейка орторомбической кристаллической структуры содержит восемь атомов, расположенных в смежных слоях с двойным смятием. Атомы в каждом двойном сплющенном слое связаны с тремя ближайшими соседями ковалентными связями и образуют зигзагообразную цепочку вдоль направления малой оси кристалла. Параметры ячейки тетрагональной сингонии: a = 0,883 нм, c = 0,976 нм, Z = 16. [5]

Рисунок 1 – Модель кристаллической структуры селенида германия (GeSe). Вид сверху и сбоку однослойного селенида