Формирование адгезионной связи.

Прочность закрепления адсорбированных слоев определяет характер взаимодействия реальных твердых поверхностей и возникновение между ними адгезионной связи.

Рис. 2.14. Контакт двух реальных твердых поверхностей:

а — чистые поверхности;

б — поверхности, покрытые адсорбированными пленками

Контакт между поверхностями осуществляется в чрезвычайно небольшом числе точек (рис. 2.14, а). Адгезия ослабляется еще присутствием на твердых поверхностях адсорбционных пленок, через которые происходит взаимодействие поверхностей (рис. 2.14, б).

Чтобы получить высокую адгезию между твердыми телами необходимо реализовать условия:

1. Пластичные металлы в месте соприкосновения подвергаются сильной пластической деформации (рис. 2.12), при которой полностью сминаются все неровности. Так осуществляется холодная сварка.

2. Одна из составляющих адгезионной пары наносится на поверхность другой в жидком состоянии. Растекаясь, она практически полностью покрывает поверхность твердого тела. По завершении этого процесса жидкая составляющая подвергается отверждению и в конечном итоге в адгезионном контакте оказываются два твердых тела. Так осуществляются процессы пайки, склейки, нанесения полимерных защитных покрытий.

Смачивание. При образовании контакта необходимо, чтобы жидкость смачивала поверхность тела.

Рис. 2.15. Смачивание поверхности твердого

Тела жидкостью

Если уровень напряжений в пленке достаточно высокий и сама пленка не очень тонкая, то подложка может испытывать коробление, изгибаясь в сторону пленки, когда в ней действуют напряжения растяжения (рис. 2.22, 6), и в противоположную сторону, когда в пленке действуют напряжения сжатия (рис. 2.22, в).

Рис. 2.22. Изгиб подложек под действием внутренних напряжений: б — изгиб подложки под действием напряжений растяжения в пленке; в — изгиб подложки под действием напряжения сжатия в пленке

ПРИМЕРЫ возникновения внутренних напряжений:

- односторонняя металлизация плат,

- одностороннее нанесение защитных пленок (двуокиси кремния на кремнии, защитных полимерных покрытий),

- несимметричная обработка пластин,

- выращивание эпитаксиальных слоев.

Коробление плат и полупроводниковых пластин больших размеров бывает столь сильным, что не позволяет проводить качественно фотолитографию и другие технологические процессы по периметру пластин.

Функции распределения невырожденного и вырожденного газов

На рис. 3.13,а показан график функция распределения f(E) для невырожденного газа. Она имеет максимальное значение при E = 0 и асимптотически снижается с увеличением Е - наибольшую вероятность заполнения имеют состояния с низкими энергиями; по мере повышения энергии состояний вероятность их заполнения резко падает. Функция распределения для невырожденного газа имеет вид:

(3.38)

Рис. 3.13. Функции распределения для невырожденного газа: а — степень заполнения состояний частицами; 6 — полная функция распределения электронов по энергиям. (Полная функция распределения электронов по энергиям N получается умножением f(E) на плотность состояний).

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В МЕТАЛЛЕ ПРИ АБСОЛЮТНОМ НУЛЕ.

На рис. 3.14 представлена схема потенциальной ямы. Горизонтальными линиями показаны энергетические уровни, которые могут занимать электроны.

Рис. 3.14. Заполнение квантовых состояний электронами в металле

В соответствии с принципом Паули на каждом уровне могут разместиться два электрона. Если электронный газ содержит N электронов, то последним будет занят уровень с номером N/2. Этот уровень называется УРОВНЕМ ФЕРМИ и обычно обозначается через µ.

Рис. 3.15. График функции распределения