МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МНЭ

Курсовая РАБОТА

по дисциплине ««Физико-химические основы технологии изделий

электроники и наноэлектроники»

ТЕМА: «ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА»

Студент гр. 2281		Зимин И.П
Преподаватель		Налимова С.С.

Санкт-Петербург

2024

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Студент: Зимин И.П.
Группа: 2281
Тема работы: Термодинамический анализ физико-химического процесса
Исходные данные: Провести термодинамический анализ процесса выращивания монокристаллов соединения AB (PbTe) заданного типа (n) электропроводности из газообразных компонентов.
Содержание пояснительной записки: “Содержание”, “Введение”, “Заключение”, “Cписок использованных источников”
Предполагаемый объем пояснительной записки: Не менее 15 страниц.
Дата выдачи задания: 05.09.2024
Дата сдачи курсовой работы:
Дата защиты курсовой работы:
Студент:		Зимин И.П.
Преподаватель:		Налимова С.С.

Аннотация

В данной работе проведен термодинамический анализ процесса выращивания монокристаллов теллурида свинца n-типа электропроводности. В качестве технологического метода выбран метод синтеза соединения из двух независимых источников, содержащих свободные компоненты Pb и Te. Решение этой задачи разделено на два этапа. Результатом выполнения первого этапа является выбор условий, при которых реализуется протекание основного процесса. Второй этап посвящен определению типа и концентрации точечных дефектов методом анализа квазихимических реакций.

Summary

In this work, thermodynamic analysis of the process of growing single crystals of lead telluride of n-type electrical conductivity is carried out. The method of synthesis of compound from two independent sources containing free components Pb and Te is chosen as a technological method. The solution of this problem is divided into two stages. The result of the first stage is the selection of conditions under which the main process is realised. The second stage is devoted to the determination of the type and concentration of point defects by analysing quasichemical reactions.

Содержание

	Введение	4
1.	Краткое описание материала и справочные данные	6
1.1.	Описание свойств	6
1.2.	Справочные данные	7
2.	Анализ основного процесса	8
3.	Анализ процессов сублимации исходных компонентов	11
3.1.	Анализ процесса сублимации Pb	11
3.2.	Анализ процесса сублимации Te	13
4.	Построение P-T диаграмм	16
5.	Определение термодинамических условий проведения процесса	18
6.	Оценка возможности окисления компонента	19
	Заключение	22
	Список использованных источников	23

Введение

Целью работы является проведение термодинамического анализа процесса выращивания монокристаллов (или эпитаксиальных слоев) соединения PbTe заданного типа электропроводности (n-тип) из газообразных компонентов.

В ходе анализа необходимо рассчитать возможный температурный диапазон синтеза соединения, и в его пределах выбрать конкретную температуру , которая обеспечивает проведение реакции в прямом направлении.

Также, необходимо провести анализ процессов сублимации и испарения компонентов соединения, построить P-T-диаграммы для тех же компонентов, указать термодинамические условия протекания реакции, а также оценить возможность окисления компонента Pb.

1. Краткое описание материала и справочные данные

1.1 Описание свойств

Полупроводник PbTe (теллурид свинца) – бинарный полупроводник типа A⁴B⁶. Имеет кристаллическую структуру типа NaCl, кристаллы встречаются как в природе (т.н. алтаит), так и выращиваются в промышленности. Синтез обычно происходит в вакууме при прямой реакции свинца с теллуром при высокой температуре. Технологии роста кристаллов используются разные: метод Бриджмена-Стогбергера (охлаждение расплава в специальном контейнере с затравочным кристаллом на одном конце), метод Чохральского (вытягивание вверх затравочного кристалла из расплава полупроводника), методом осаждения из газовой фазы и др. методами. Из физических характеристик, важных для электроники, можно привести:

• Ширина запрещённой зоны ΔW = 0,31 эВ, что соответствует длине волны 4000 нм. Это означает, что этот полупроводник вполне можно использовать в ИК-фоторезисторах, ИК-фотодиодах, ИК-лазерах и прочих устройствах ИК-фотоники.

• Диэлектрическая проницаемость растёт при понижении температуры. При 300 К ε=380, при 7,7 К ε 3000. При низких температурах можно использовать в роли диэлектрика с большим значением электрической проницаемости.

• Обладает выраженными термоэлектрическими свойствами. При температуре в 732 К вырабатывает термоЭДС порядка десядых долей вольта. Может использоваться в различных преобразователях тепло-электричество или наоборот.

• Температура плавления – 1197 К.

• Удельное сопротивление порядка 10^-2 10^-3 Ом м при 300 К, при понижении температуры до 50 – 40 К убывает на 10 порядков [1].