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
Сущность, формы и субъекты политической власти
Экономикалық және Қаржылық саясаттың сүбьектілерінің ерекшеліктері
Мормоны - кто они и откуда они?
Топырақтың адамзат үшін маңызы


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ