загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати фізика » Властивості сплавів кремній-германій і перспективи Si1-xGex виробництва

Властивості сплавів кремній-германій і перспективи Si1-xGex виробництва

МОСКОВСЬКИЙ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО ЧЕРВОНОГО ПРАПОРА

ІНСТИТУТ СТАЛИ І СПЛАВІВ

РЕФЕРАТ

«Властивості сплавів кремній-германій і перспективи Si1-xGex виробництва»

по курсу

«Основи теорії легування »

Керівник: Дашевський М.Я.

Виконав: Денисов А.В., МПП-97-1В

Москва, 2001

1. Зміст

| Вступ | 2 |
| 1. Властивості сплавів SiGe | 3 |
| 1.1 Фазова діаграма системи кремній-германій | 3 |
| 1.2 Параметри решітки. Ширина забороненої зони | 4 |
| 1.3 Електричні властивості SiGe сплавів | 6 |
| 1.4 Твердість кремній-германієвих сплавів при 300К | 8 |
| 1.5 Зонна структура сплавів Si і Ge | 9 |
| 2. Області застосування сплавів SiGe | 10 |
| 2.1 Прилади на основі сплавів SiGe і їх переваги перед | 10 |
| класичними | |
| 3. Методи виробництва кремній-германієвих сплавів. Труднощі | 11 |
| виробництва. | |
| 3.1 Методи | 11 |
| 3.2 Дислокації в місцях концентраційних флуктуацій | 12 |
| 3.3 Дефекти росту при вирощуванні по Чохральскому | 13 |
| 3.4 Взаємодія сплавів з киснем | 14 |
| 4. Висновки | 15 |
| 5. Література. | 16 |

Введення

При розгортанні виробництва нових електронних приладів на напівпровідниковій основі віддача від інвестицій носить кумулятивний характер: на кожному етапі впровадження нових технологій неможливе без виробничої бази, створеної раніше. Тому має сенс максимально використовувати наявне обладнання, удосконалюючи його під постійно мінливі вимоги ринку. Такий підхід дозволяє без величезних разових вкладень працювати на сучасному рівні, його використовують більшість сучасних фірм, таких як Intel, Sony, Toshiba, IBM. Одна зі сторін методу - використання матеріалів з новими властивостями, що дозволяють використовувати для своєї обробки широко поширені, налагоджені і окупить себе технології.

Кремній-германієві сплави в даний час стали отримувати вельми широке поширення в якості матеріалів для виготовлення НВЧ-приладів і інтегральних схем. Чудові властивості цих сплавів (особливо містять германій в малих концентраціях) дозволяють створювати пристрої з параметрами, переважаючими пристрої на GaAs основі. При цьому їх вартість не набагато вища, ніж класичних приладів на основі кремнію, а всі напрацьовані виробничі процеси для Si застосовні і для SiGe.

Незважаючи на те, що останні розробки в цій галузі є know-how фірм-виробників напівпровідникових приладів, багато ранніх дослідження доступні у пресі або в електронному вигляді. Частина з них - класичні роботи, зроблені на зорі розвитку напівпровідникової промисловості - в 50-х роках ХХ століття, частина - роботи 1996 - 2001 років. На їх основі можна простежити перспективи впровадження нових матеріалів на підприємствах Росії.
Даний реферат є спроба вивчення цих перспектив.

Частина 1. Властивості сплавів SiGe

Фазовая діаграма системи кремній-германій

Кремній і германій є хімічними аналогами. Обидва ці елементи кристалізуються в алмазоподобную структуру. Тип хімічного зв'язку у них схожий, як і розмірний фактор (постійна решітки Si дорівнює 5,44 A, Ge - 5,66
A). Настільки висока подібність цих елементів дозволяє їм утворювати безперервний ряд твердих розчинів за принципом ізовалентного заміщення, властивості яких безперервно змінюються.

Ентальпія змішування для системи Ge-Si позитивна і становить приблизно 2,2 ккал / моль. Це означає, що для пари германій-кремній коректно наближення регулярних розчинів. Хоча прецизійні дослідження і показують тенденцію до розшарування при низьких температурах, але явного розпаду не виявлено. Мабуть, це пов'язано з невеликою ентальпією змішування і малої дифузійної рухливістю атомів при низькій температурі.

Постійна решітки сплавів германій-кремній від складу за даними рентгеноструктурного аналізу змінюється практично лінійно (закон Вегарда), виявляючи слабке негативне відхилення. Крива проходить нижче лінійної залежності. Це свідчить про те, що розчин германій-кремній близький до ідеального розчину, і превалюючим факторам у зміні параметра решітки є розмірний фактор.

Подібні дані, так само як і характер залежності міцності від складу, щільності від складу і т.п. уможливлюють досить точне передбачення характеристик сплавів германію та кремнію в залежності від вмісту в них складових сплав елементів.

Параметри решітки і ширина забороненої зони сплавів SiGe

Для вивчення залежності постійної решітки, щільності і ширини забороненої зони авторами [1] була приготовлена ??серія германієвої-кремнієвих сплавів шляхом гомогенізації при високій температурі. Перевірка сплавів на гомогенність здійснювалася рентгенографическим методом, а хімічний склад визначався шляхом аналізу на германій полярографическим методом, що дає, якщо кремній є єдиною домішкою, точність не гірше 1%.

Ширина забороненої зони визначалася оптичним методом на зразках, що мають однакову товщину, рівну 0,50 мм. Ширина забороненої зони було прийнято рівної енергії, відповідної величині поглинання, якою володіє германій при прийнятій ширині забороненої зони (0,72 ЕВ). У цій точці коефіцієнт абсорбції дорівнював 22,7 см-1. Всі абсорбційні криві мали нахил, подібний нахилу кривої для чистого германію. Хоча нахил цих кривих, отриманих для полікристалічних зразків, дещо відрізняється від кривих для монокристалічних зразків, було отримано достатню кількість даних на полікристалічних зразках, що показують, що загальний вигляд кривої, наведеної на рис.2 помітно не змінився б, якщо всі ці дані були б отримані на монокристалічних зразках.

Склади сплавів і їх параметри наведені в табл.1.

Табл.1 Склади сплавів і їх параметри.
| | | | | Ширина |
| Позначення | Щільність | Постійна | Мовляв% кремнію | забороненої |
| сплаву | | решітки | | зони, ЕВ |
| GS-23 | 2,80 | 5,461 | 85,8 | 1,15 |
| OS-25 | 2,72 | 5,454 | 87,4 | 1,16 |
| GS-26 | 3,03 | 5,473 | 75,7 | 1,13 |
| GS-29 | 3,62 | 5,518 | 57,5 ??| 1,08 |
| GS-30 | 3,95 | 5,549 | 44,3 | 1,05 |
| GS-31 | 4,86 ??| 5,620 | 15,0 | 0,94 |
| GS-34 | 4,89 | 5,613 | 13,5 | 0,93 |
| GS-37 | 4,70 | 5,593 | 22,9 | 0,94 |
| D-28 | - | - | 7,2 | 0,83 |
| D-31 | - | - | 4,3 | 0,78 |
| D-39 | - | - | 6,0 | 0,81 |
| D-40-G | - | 5,626 | 12,6 | 0,91 |
| D-40-S | - | - | 4,2 | 0,78 |
| D-40-T | - | - | 7,4 | 0,82 |
| D-41 | - | - | 8,2 | 0,84 |
| 200-S | - | - | 0,7 | 0,73 |
| Ge | 5,323 | 5,657 | - | 0,72 |
| Si | 2,328 | 5,434 | - | 1,20 |

В Надалі ці вимірювання були неодноразово перевірені і підтверджені іншими авторами, причому для сплавів, отриманих самими різними методами
(вирощування з розплавів методом Чохральського, бестигельной зонної плавкою і ін.).

Електричні властивості SiGe сплавів

Сплави, які досліджував Levitas [2], були приготовлені методом ізотермічної кристалізації і не піддавалися термообробці.
Концентрація домішок в них не перевищувала 1014 ат / см2. Зразки, крім містять 1% і 4% Si, були полікристалічний. Вимірювання питомого опору проводились в інтервалі температур [300.800] K, ефекту Холла в діапазоні [77..300] K. Були проведені також виміру для перевірки залежності ширини забороненої зони від складу сплавів.

Дані були скомбіновані між собою для отримання залежності
холловского рухливості від температури, при цьому була виявлена ??аномальна залежність рухливості від температури для сплавів з 61% і 72% Si. Поблизу
300 K криві можуть бути непогано наближені ставленням

.

Криві власного опору можуть бути представлені законом

*) злам залежності ширини забороненої зони (і власного питомого опору) від складу сплаву Levitas згладив при апроксимації залежностей.
Було показано, що залежність питомого опору від ширини забороненої зони не завжди очевидна, так як зонна структура сплавів не змінюється лінійно залежно від складу і присутній аномальне розсіювання, обумовлене легированием.

Щоб перевірити існування розсіювання, обумовленого легированием, була досліджена високотемпературна частина кривих рухливості (см. Рис. 6).
В цьому інтервалі (близько 300 К) значно знижується вплив домішок і меж зерен. На отриманих залежностях помітні аномалії в областях концентрацій Si більш 60 ат%.


Твердість кремній-германієвих сплавів при 300К

Як кремній, так і германій - елементи IV групи, обидва вони мають структуру алмазу і є хімічними аналогами один одного. Параметри решітки сплавів йдуть закону Вегарда лише з малим відхиленням в бік менших значень.

Твердість сплавів, а також чистого германію та чистого кремнію визначалася на приладі для вимірювання мікротвердості типу ЛЕЙТЦ (Durimet).
На рис. 1, 2 показані мікрофотографії з відбитками, отриманими при навантаженні 100 г. Відбитки на рис. 2 були отримані за допомогою індентора
Кнупа, який зазвичай не залишає тріщин. Це справедливо для будь-якого матеріалу - германію, кремнію або германієвої-кремнієвого сплаву. У той же час відбитки, отримані индентором Віккерса у формі алмазної піраміди, завжди мають тріщини в кутах відбитка (см. Рис. 1). Тріщини не обов'язково утворюються в процесі випробування: принаймні в одному випадку тріщини з'явилися приблизно через 2 секунди після зняття навантаження [3].

При вимірах навантаження вище 100 г викликала розтріскування і сколювання, через які важко або неможливо проводити вимірювання, тому для всіх зразків нагружение 100 г було зафіксовано і прийнято за еталон. Час програми навантаження також було фіксоване і дорівнює 15 секундам. Досліджувані поверхні труїлися у водному розчині HNO3 і HF.

Значення твердості для кожного з сплавів мають великий розкид, тому наводиться середнє з не менше 6 вимірів. Той факт, що твердість змінюється лінійно разом із складом, дозволяє припустити, що твердість сплаву пропорційна числу наявних зв'язків різного роду.

Зонна структура сплавів Si і Ge

На зонної діаграмі бінарної системи GexSi1-x в області Ge0.85-Si0.15 виявляється злам.

Сторінки: 1 2 3
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар