Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Явление политипизма и методы получения различных политипов в SiC



 Другие рефераты
Энтропия термодинамическая и информационная Энтропия. Теория информации Ядерная физика Ядерная энергетика

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
              Кафедра физики полупроводников и наноэлектроники



                                   Реферат


Дисциплина:  Материалы и компоненты электронной техники
           Тема:  Явление политипизма и методы получения различных
                                  политипов в SiC


Выполнил                 студент                 гр.                  3096/1
         А.Н.Гордиенко
Руководитель,                                                         доцент
               Т.А.Гаврикова
                                                "___"_______________ 2003 г.



                               Санкт-Петербург
                                    2003


                   Основные моменты и явление политипизма

       Перед тем как сформулировать что такое политипизм, необходимо  кратко
напомнить некоторые теоретические основы, предшествующие этому явлению.  Как
известно, в некоторых случаях атомы можно с некоторой  степенью  приближения
представлять как несжимаемые сферы  фиксированного  радиуса.  Разумеется,  у
каждого  атома  свой  радиус.  Этот  радиус   складывается   из   нескольких
составляющих:  количество  протонов   и   нейтронов   в   ядре,   количество
электронных оболочек, занятых электронами, и возможно  ещё  какие-то  другие
составляющие.   Рассматриваемые   в   таком   представлении   атомы    будут
укладываться в  кристалле  как  можно  плотнее,  соприкасаясь  поверхностями
своих  сфер.  Таким  образом  образуются   плотнейшие   упаковки   (ПУ).   В
зависимости от своей химико-физической  природы,  атомы  могут  образовывать
различные структуры. При образовании кристалла  атом  может  присоединить  к
себе  несколько  других,  не   обязательно   себе   подобных.   Максимальное
количество соседей вокруг одного атома называется  координационным   числом.
По этому числу можно определить какая структура образованна в кристалле.

|к.ч.          |3             |4             |6             |8             |
|структура     |равносторонний|тетраэдр      |октаэдр       |куб           |
|              |треугольник   |              |              |              |

       Рассматривая ПУ послойно, обнаруживается,  что  соседние  слои  могут
отличаться друг от друга, а также наблюдается периодичность групп  слоёв.  В
зависимости от количества слоёв в одном периоде, ПУ делят на  двух-,  трёх-,
четырёх-  (и  т.д.)  слойные.  Трёхслойные  ПУ  имеют  кубическую  структуру
(например  ГЦК  решётка),  а  все  остальные  –  гексагональную.  Кубическая
структура называется  сфалеритом  (S),  а  гексагональная  –  вюрцитом  (W).
Некоторые соединения могут образовывать различные структуры.  Например,  ZnS
имеет две модификации – вюрцит и сфалерит. На основании вышеизложенного  уже
можно сформулировать определение того, что такое политипизм.
       Политипизм – это способность образовывать различные ПУ.
       Политипизм приводит к  тому,  что  у  кристаллов  одного  и  того  же
химического  состава  наблюдаются   вполне   ощутимые   различия   различных
физических параметров: количество основных и  неосновных  носителей  заряда,
ширина запрещённой зоны и т.д.

                              Политипизм в SiC

       SiC  является  одним   из   представителей   соединений,   обладающих
политипизмом.  У   этого  соединения  существует  более  40  вариантов   ПУ,
известных на сегодняшний день. Для каждой ПУ  существует  своё  обозначение:
2H, 3C, 4H,  6H,  …  Наиболее  распространённым  политипом  является  6H.  В
зависимости от политипа ширина запрещённой изменяется 2.8(3.5%.

|Материал         |Химический символ|Ширина запрещённой |Подвижность       |
|                 |                 |зоны, эВ           |электронов,       |
|                 |                 |                   |см2/(В(с)         |
|Кубический SiC   |(-SiC            |2.3                |>1000             |
|Гексагональный   |(-SiC            |2.9                |(500              |
|SiC              |                 |                   |                  |


                            Основные свойства SiC
      1  Широкая запрещенная зона
      2  Высокие подвижности носителей тока
   3  Химическая устойчивость

   4  Высокая теплопроводность
                               Применение SiC
       Указанные  свойства  обеспечивают  возможность  большого   увеличения
температуры p -  n-перехода  без  ухудшения  характеристик,  благодаря  чему
карбид кремния может применяться:
   1  В условиях высоких температур
   2  При обычных температурах в приборах, отдающих большую мощность
   3  В приборах с большой плотностью тока
       Карбид кремния может использоваться в следующих приборах:
   в люминесцентных диодах — в красной, зеленой и голубой областях спектра
   в высокотемпературных диодах
   в приборах, в которых используются основные носители тока
   в туннельных диодах
   в приборах с холодными катодами
   в приборах, используемых в особых (трудных) условиях

      Выращивание кристаллов SiC из пара методом Бриджмена-Стокбаргера

       Карбид  кремния  выращивался  в  аппарате,  показанном  на  рис.   1.
Сублимационная  камера  представляет  собой  графитовую  бутылку  1,  плотно
закрытую втулкой 2, которая оканчивается коническим тиглем  3;  внутри  этой
бутылки помещается цилиндрический графитовый стакан 4,  содержащий  исходную
загрузку карбида кремния 5. Стакан покоится на стопке  радиационных  экранов
6 толщиной 3 мм, отстоящих друг от друга на 6 мм. Общая  высота  бутылки  56
см, внутренний диаметр 10, 8  см,  толщина  стенок  6  мм;  в  нижней  части
имеется отверстие 7 для впуска  аргона.  Внутренний  диаметр  цилиндрической
части тигля 3 равен 1, 8  см,  толщина  его  стенок  2,  5  мм,  угол  между
образующими конуса 82°. Все детали выточены из  плотного  графита  наивысшей
возможной (для блоков таких размеров) чистоты.
       Сублимационная камера устанавливается в графитовой печи сопротивления
на графитовом штоке длиной 60 см и диаметром 5 см. Шток  в  свою  очередь  с
помощью   конического   шлифа   (конусность   6°)   укрепляется   в   медном
водоохлаждаемом патроне высотой 28  см  и  диаметром  10  см.  Патрон  может
передвигаться вверх и вниз с помощью винтового механизма.
       Нагреватель печи состоит из двух коаксиальных тонкостенных графитовых
цилиндров 13 и 14, в верхней части соединенных вместе. Участок  нагревателя,
отвечающий зоне высокой температуры (рабочая часть), имеет диаметр 14, 5  см
           и   длину   40   см   (внутренний   цилиндр).   Толщина    стенок
Рис. 1. Сублимационная        нагревателя в этой  области  равна  1,  5  см.
Наружный                     камера и нагреватель                    цилиндр
нагревательного элемента окружен  слоем  теплоизоляции  толщиной  15  см;  в
качестве теплоизолирующего материала используется сажа.  Сажей  заполнена  и
заглушка 15, которая служит для регулировки градиента температуры в тигле.
       Справа  от  средней  части  рабочей  зоны  показан  «горячий»   конец
смотрового канала 16 (диаметр 6 мм, длина 45 см)  для  контроля  температуры
нагревателя. Печь нагревается до 2400° С за 16 час, снижение  тока  до  нуля
после окончания опыта производится в течение 6 час.
       Длина сублимационной бутылки, ее положение в печи и  ток,  проходящий
через  нагреватель  печи,  подбираются  таким  образом,   чтобы   плоскости,
соответствующие изотермам 2390° С, располагались на уровнях 8 и  9.  В  зоне
между изотермами 8 и 9  (незаштрихованная  часть  температурного  графика  в
левой части фигуры) температура выше 2390° С. В  зонах  выше  изотермы  8  и
ниже  уровня  9  (заштрихованы)   температура   ниже   2390°   С.   Давление
(абсолютное) внутри сублимационной бутылки поддерживается равным 12  мм  рт.
ст. с помощью аргона.
       По мере повышения  температуры  печи  аргон  внутри  стакана-питателя
постепенно замещается «бинарным  паром»,  содержащим  Si  и  С  в  различных
соотношениях в зависимости от температуры [2, 4], пока вытеснение аргона  не
станет полным. Единственными фазами, существующими в зоне  между  изотермами
8 и 9, являются бинарный пар и графит. Выше изотермы 8  и  ниже  изотермы  9
устойчивой фазой является, кроме того, твердый карбид кремния.
Если сублимационную камеру передвинуть вверх на 1 мм, а положение изотерм  8
и 9 оставить неизменным, в стакане-питателе исчезнет  слой  карбида  кремния
толщиной 1 мм (появится графитовый остаток толщиной 1 мм),  а  в  коническом
тигле на линии  роста  10  выше  изотермы  8  осядет  слой  карбида  кремния
толщиной 1 мм.
       Если перемещение производить с очень небольшой постоянной скоростью и
если  на  уровне  изотермы  8  имеется  достаточно   большой   температурный
градиент,   можно   надеяться,   что   осадок    карбида    кремния    будет
монокристаллическим.
       Чтобы определить положение изотерм 8 и 9,  одна  сторона  конического
тигля 3 была сфрезерована, а внутрь стакана-питателя на том  уровне,  где  в
стенке имеется небольшой уступ, был помещен графитовый диск диаметром  9  см
и  толщиной  2  мм.  Эго   позволяет   проводить   одновременные   измерения
температуры (через окошечко в  верхней  части  печи)  на  конце  конического
тигля и на диске внутри  стакана-питателя.  Отношение  внутреннего  диаметра
стакана-питателя к внутреннему  диаметру  тигля  3  должно  быть  достаточно
большим по следующим причинам: а) карбид  кремния  в  тигле  3  представляет
собой плотный кристаллический осадок,  а  в  питателе  —  рыхлые  куски;  б)
большая часть карбида кремния, испаряющегося в зоне изотермы 9  в  питателе,
будет  осаждаться  обратно  ниже  уровня  9,  что  будет  приводить  лишь  к
уплотнению загрузки 5, а не к росту  осадка  10;  в)  часть  паров  теряется
через зазо
123
скачать работу


 Другие рефераты
Еуропадағы қазақтар және ана тілі мәселесі
Валютное регулирование экономики
ЛДПР
Процесс диагностики


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ