шпори2 / 55-58Без56

55

56

57 Початок

55. Типи діаграм стану бінарних систем: евтектичного типу, утворення неперервних рядів твердих розчинів та методи побудови.

Я кщо в системі компоненти в твердому стані не розчині, то між ними утворюється евтектика. Евтектика являє собою мілкодисперсну структуру, яку важко розгледіти під мікроскопом, але рентгеноструктурний аналіз дає чітку картину двофазності. Евтектику не можна називати механічною сумішшю фаз, в ній спостерігається складна фізико-хімічна взаємодія між фазами

Діаграма стану з нормальною (а) та виродженою (б) евтектикою.точка Е, які відповідає кристалізація тільки евтектики, названа евтектичною. Евтектичною називається і ізотерма, яка проведена через цю точку

57. Основні методи очистки матеріалів для електронної техніки. Розподіл домішок при спрямованій кристалізації та зонному плавленні.

В основах всіх методів глибокої очистки матеріалів використовується відмінність в хімічних, фізичних та фізико-хімічних властивостях, що підлягають розділенню. Звідси слідує, що чим більша відмінність властивостей компонентів, тим легше їх розділити і навпаки. Тому і класифікація методів базується на поділі по властивостям речовин, що використовуються для розділення компонентів і має слідуючий вигляд:

1 Процеси, що базуються на сорбції.

Процеси, що базуються на екстракції.

Кристалізаційні процеси.

Перегонка через газову фазу.

Електроліз.

Процеси, що базуються на відмінності коефіцієнтів дифузії.

Вибіркове осадження, окислення і відновлення.

Вибір найбільш ефективного методу (або комбінації методів) для очистки кожного індивідуального матеріалу проводять, виходячи з конкретних фізико-хімічних властивостей цього матеріалу і його сполук.

1)Сорбційні процеси: під сорбцією в загальному випадку розуміють процеси поверхневого (адсорбція) і об'ємного (абсорбція) поглинання речовини на межі розділу двох фаз: твердої і рідкої, твердої і газоподібної, рідкої і газоподібної.

2) Процеси рідинної екстракції: екстракція в загальному випадку - це процес вибіркового видобування речовини в рідку фазу. Екстракцію газу рідиною називають адсорбцією, твердих речовин рідкими - вилуджуванням, екстракцію розчиненої речовини із одної рідкої фази в іншу – рідинною екстракцією або просто екстракцією

3) Кристалізаційні методи: базуються на різній розчинності домішок в рідкій і твердій фазах. Досить широка по конструктивному оформленню група методів напрямленої кристалізації може бути зведена до трьох основних:

а) витягування кристалів з розплаву (метод Чохральського)

б) нормальної напрямленої кристалізації (метод Бріджмена)

в) зонної перекристалізації або зонної плавки (вперше запропонований Пфанном).

4) Процеси перегонки через газову фазу: процеси перегонки через газову фазу лежать в основі очистки простих речовин і хімічних сполук, що мають

57 Продовження

високу пружність парів.

Сублімація (возгонка) являє собою процес безпосереднього переходу речовини із твердого стану в пароподібний. Сублімація як метод розділення і очистки можлива для тих речовин, які при температурі нижче точки плавлення характеризуються досить високим тиском парів.

Дистиляція являє собою процес розділення рідкого розчину у. його складові частини, що характеризуються різним тиском парі_й шляхом їх випаровування з наступною конденсацією утворену парів.

5)Електроліз: Електрохімічні методи очистки здійснюються шляхом проведення окисно-відновних процесів на електродах в електроліті при проходженні через останній струму. Вихідний матеріал завантажують у вигляді анода, який в процесі електролізу розчиняється і очищений матеріал збирається на катоді. На поверхні анода протікає реакція окислення А→Аⁿ⁺+пе з переходом іона речовини Аⁿ⁺ в розчин і електрона e по зовнішній ділянці кола на катод; на катоді йде реакція відновлення Аⁿ⁺+пе →А, в результаті якої проходить виділення речовини А на катоді.

58 Початок

58 Продовження

58 Продовження

58. Методи вирощування монокристалів. Одержання монокристалів з парової фази, розплаву та з розчинів. Метод Чохральського для одержання монокристалів кремнію.

Монокристали знайшли широке застосування в сучасній науці і техніці завдяки своїм вираженим властивостям в порівнянні з полікристалічними або аморфними тілами. Процеси росту можна класифікувати по слідуючій схемі:

А. Тверда фаза - тверда фаза

1 Рекристалізація - твердофазний процес, що протікає без зміни симетрії кристалічної ґратки. Поширений метод рекристалізації в процесі деформаційного відпалу (зняття напруг).

2. Перекристалізація - твердофазний процес, що проходить утворенням нових структур з граткою іншої симетрії. Використовують методи перекристалізації при поліморфних перетвореннях, з аморфного стану і перенасиченого твердого розчину.

Б. Рідина - тверда фаза

1 Консервативні процеси:

а) пряме тверднення (метод Бріджмена-Стокбаргера);

б) охолоджувана затравка (метод Кіропулоса);

в) витягування (метод Чохральського); 2. Неконсервативні процеси:

а) зонна плавка (горизонтальна, вертикальна, по методу плаваючої зони, на рухомій підкладці);

б) метод Вернейля (плавлення в полум'ї, плазмі, електричній дузі)

В. Газ - тверда фаза

І Сублімація-конденсація.

Хімічні транспортні реакції.

Напилення.

Ріст кристалів із парів. Методи вирощування по механізм пара-кристал можна систематизувати слідуючим чином:

1. Методи вирощування в однокомпонентних системах:

а) сублімація-конденсація;

б) розпилення;

в) іонне розпилення.

2. Методи вирощування в багатокомпонентних системах:

а) зворотні реакції;

б) незворотні реакції.

Ріст монокристалів з розплаву. Ріст кристалів по механізму рідина-кристал являє собою найбільш поширений процес промислового вирощування монокристалів. Багато речові І не вдається виростити із власних чистих розплавів по:

слідуючим причинам Матеріал розкладається ще до плавлення або плавиться інкогруентно.

Речовина сильно розкладається ще до плавлений або у неї дуже велика пружність пари при температурі плавлення.

Потрібна поліморфна модифікація структурно не стійка в контакті з розплавом, а в результаті твердофазних переходів не можна одержати якісних кристалів даної модифікації.

Температура плавлення настільки висока, що вирощування монокристалів з розплаву практично не можливо.

Умови вирощування не допускають введення якого-небудь активатора в кристал.

Ріст кристалів із рідких розчинів

Різні методи вирощування кристалів в багатокомпонентних системах мають багато спільного. В зв'язку з тим, що фази, які кристалізуються, завжди містять додаткові компоненти, їм властиві недоліки, зв'язані з ростом в багатокомпонентних системах. Але ці методи мають і певну перевагу, зв'язану з низькими температурам процесів. Якщо класифікувати ці методи по способу створення перенасичення, то можна одержати слідуючий перелік:

Ізотермічні методи.

Випаровування розчинника або зменшення розчинності шляхом додавання іншого розчинника. Перепад температури.

Хімічна або електрохімічна реакція.

Неізотермічніметоди.

Повільне охолодження. Зонна плавка при наявності температурного градієнта,якщо він прикладений до всього зразка.

Метод Чохральського і аналогічні йому методи. Метод витягування з розплаву, вперше введений в практику Чохральським, дозволяє усунути механічний вплив тигля на кристал. Для успішного використання цього методу необхідні слідуючі умови:

1. Кристал повинен плавитися, без розкладання. Якщо кристал плавиться іконгруентно, його деколи вдається виростити із розплава такого складу, де кристал являється стійкою фазою. Але це вже ріст із багатокомпонентної системи.Якщо продуктом розкладу являються гази, можна використати герметичну апаратуру . Рівноважний тиск продуктів розкладу що встановиться, подавить розкладання. 2.Кристал не повинен реагувати з тиглем і атмосферою. Герметична

апаратура дозволяє підтримувати нейтральне, окисне або відновне середовище.

3.Температура плавлення кристала повинна бути нижче температури плавлення тигля.

4. Апаратура повинна забезпечувати регулювання швидкості витягування в відповідності з градієнтом в зоні утворення монокристала.

Д уже важлива перевага методу витягування - можливість нарощувати кристал на затравку в строго контрольованих умовах. Якщо немає затравки, легко викликати спонтанне зародження на дротині.