МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МНЭ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

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

Тема: моделирование диаграмм состояния с ограниченной растворимостью компонентов (полупроводник- примесь)

Студент гр. 4209		Розкалий Ю. С. Самоделов А. П.
Преподаватель		Максимов А. И.

Санкт-Петербург

2016

Содержание

1.Цель работы 3

2.T- x проекции исследованной диаграммы состояния 3

3.Расчет и сравнение линии ликвидуса в рамках модели идеального, регулярного, квазирегулярного растворов 6

4.Концентрационные зависимости коэффициентов активности компонентов 7

5.Равновесный коэффициент распределения компонента (примесь) 9

6.Рассчитать и построить спинодали при температурах от комнатной до плавления 10

7.Вывод 11

1. Цель работы

Изучение фазовых равновесий в бинарной системе полупроводник (- примесь методом компьютерного моделирования; расчет параметров межатомного взаимодействия; выбор моделей растворов, адекватно описывающих экспериментальные - диаграммы состояния; расчет спинодалей и определение областей устойчивого и метастабильного состояний твердых растворов в заданной системе.

2. T- x проекции исследованной диаграммы состояния

• Для жидкого раствора

Рисунок 1. T- x диаграмма состояния (жидкий раствор)

Рисунок 2. T- x диаграмма состояния (полулогарифмический масштаб жидкий раствор)

• Для твердого раствора

Рисунок 3. T- x диаграмма состояния (твердый раствор)

Рисунок 4. T- x диаграмма состояния (твердый раствор)

Рисунок 5. T- x диаграмма состояния (полулогарифмический масштаб твердый раствор)

3. Расчет и сравнение линии ликвидуса в рамках модели идеального, регулярного, квазирегулярного растворов

Рисунок 6. T- x диаграмма состояния системы Si-Sn

Рисунок 7. T- x диаграмма состояния (жидкий раствор)

Данную систему можно описать как при помощи регулярной модели, так и при помощи модели квазирегулярного раствора. Из рисунка 7 видно, что 3 кривые практически совпадают, с их помощью можно достаточно точно описать систему.

4. Концентрационные зависимости коэффициентов активности компонентов

• Для жидкого раствора

=1685 K

Таблица 1

T, K	, ат. дол.	, ат. дол.
1685	0	1	1,375126	0
1648	0,1	0,9	1,113852	0,013751
1623	0,2	0,8	0,880081	0,055005
1598	0,3	0,7	0,673812	0,123761
1573	0,4	0,6	0,495045	0,22002
1548	0,5	0,5	0,343782	0,343782
1523	0,6	0,4	0,22002	0,495045
1498	0,7	0,3	0,123761	0,673812
1473	0,8	0,2	0,055005	0,880081
1403	0,9	0,1	0,013751	1,113852
1148	0,97	0,03	0,001238	1,293856
700	1	0	0	1,375126

Рисунок 8. Зависимость коэффициента активностей от концентрации в жидком растворе

• Для твердого раствора

Таблица 2

, ат. дол.	, ат. дол.
0,9	0,1	0,013751	1,113852	0	1
0,91	0,09	0,011139	1,138742	0,312321	0,945328
0,92	0,08	0,008801	1,163907	0,498707	0,976709
0,93	0,07	0,006738	1,189347	0,6105	1,104506
0,94	0,06	0,00495	1,215062	0,679772	1,367327
0,95	0,05	0,003438	1,241052	0,726919	1,848996
0,96	0,04	0,0022	1,267316	0,765365	2,712415
0,97	0,03	0,001238	1,293856	0,804557	4,241222
0,98	0,02	0,00055	1,320671	0,851955	6,746131
0,99	0,01	0,000138	1,347761	0,914987	10,72494
1	0	0	1,375126	0,971764	22,88362

Рисунок 10. Зависимость коэффициента активностей в твердом растворе

Рисунок 11. Зависимость коэффициента активностей в твердом растворе

Рисунок 12. Зависимость коэффициента активностей в твердом растворе

Рисунок 13. Зависимость коэффициента активностей в твердом растворе

5. Равновесный коэффициент распределения компонента (примесь)

6. Рассчитать и построить спинодали при температурах от комнатной до плавления

Рисунок 14. Зависимость спинодали от температуры

Рисунок 15. Зависимость спинодали от температуры

Рисунок 16. T- x диаграмма состояния

7. Вывод

В лабораторной работе произведены построения T- x диаграммы состояния для

по исходным данным, подобраны оптимальные значения параметров межатомного взаимодействия для твердого и жидкого раствора. В рамках модели идеального раствора построена линия ликвидуса. При сравнении ее с линиями, построенными в моделях регулярного и квазирегулярного растворов было выявлено, что они описывают ее достаточно точно. Поэтому для описания жидкого раствора возможно

применение как модели регулярного, так и квазирегулярного растворов. Для описание твердого раствора возможно применение модели регулярного раствора, что видно из рисунка 16. Рассчитаны и построены концентрационные зависимости коэффициента активности в твердом и жидком растворе. Определен коэффициент равновесного распределение примеси- в твердом и жидком растворе. На рисунке 16 определены области стабильного, метастабильного и лабильного фазового состояния системы.