Рисунок 11 – Анализ условий окисления свинца в реакторе
Верхняя линия – линия равновесия. Ниже этой линии свободная энергия реакции меньше нуля. Чтобы избежать равновесия, давление кислорода должно находиться выше этой линии, однако, даже при максимальной откачке кислорода, логарифм обратного давления будет находиться ниже линии равновесия, поэтому просто откачка не поможет избежать окисления свинца.
Чтобы уменьшить вероятность окисления можно установить температуру в отсеке свинца больше, чем расчётные 770 К, чтобы приблизиться к минимуму логарифма константы равновесия.
Также можно проводить процесс образования в инертной среде, например аргон, однако, как показывает максимальная откачка кислорода, внутри реактора еще останутся молекулы кислорода, которые могут прореагировать.
2
Заключение
В ходе курсовой работы, был рассмотрен процесс образования PbSe заданной проводимости в закрытой кварцевой ампуле с температурным градиентом.
Определены условия равновесия и из уравнения изотермы химической реакции выбраны необходимые условия.
Рассмотрены процессы сублимации исходных материалов в отсеках колбы. Теоретически определены температуры плавления, исходя из максимума паров над материалом: отклонение от табличных значений меньше процента.
Для ориентации в давлениях паров были построены P-T диаграммы ,в которых линия стехиометрии отделяет разные типы проводимости, обусловленные разными типами структурных дефектов. Из построенных диаграмм был определён диапазон отношения давлений, для получения необходимой проводимости. Выбранное отношение давлений, принадлежащий необходимому диапазону, и значение логарифма обратных давлений из 2 пункта, позволили найти температуры, которые будут поданы к отсекам с исходными материалами, для успешного роста.
Дана оценка окислению свинца с атмосферой, во время процесса сублимации. Предложены решения уменьшения вероятности окисления.
2
Источники
1.Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. с. 617
2.Naween A., Cherry M., Tanner D., Study of magneto-transport properties and quantum oscillations in PbSe single crystals
3.M. L. Cohen and J. R. Chelikowsky, Electronic Structure and Optical Properties of Semiconductors, 2nd ed., Vol. 75 ofSpringer Series in Solid State Sciences, edited by M. Cardona~Springer-Verlag, Berlin, 1989
4.Lead selenide (PbSe) crystal structure, lattice parameters, thermal expansion, pp. 4, doi:10.1007/10681727_903
5.J.C. Lin, R.C. Sharma and Y.A. Chang, “The Pb-Se (lead-selenium) system”, vol 17,
253-260 (1996)
6.https://chem.msu.su/cgi-bin/tkv.pl?show=welcome.html
7.M. Binnewies, E. Mike Thermochemical Data of Elements and Compounds. 2nd, rev. and extended ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2002. 928 p..
8.А. И. Максимов, О.А. Александрова, Е.В. Мараева «Физикохимическиеосновытехнологииизделийэлектроникиинаноэлектроники»: учеб.пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ«ЛЭТИ», 2018 – 124с
9.https://sci-hub.ru/10.1007/978-3-540-68357-5
2