Структурного состояния

Однородность и структурное совершенство слоев кремния, полученных иодидным методом, уступают этим параметрам в хлоридном и силановом методах. Иодидный метод для эпитаксии кремния интересен чисто методически, его применяют лишь в лабораториях. Чаще иодидный процесс используют для эпитаксии германия и некоторых полупроводников типа AIIJBV, но также не в промышленном масштабе. Иодидный перенос в этих случаях качественно не отличается от переноса кремния, но протекает при более низких температурах. Так, для германия при высоком давлении иода температура источника и подложки соответственно 850 и 700 °С.

В зависимости от электрических свойств содержащихся в структуре зпитаксиальных слоев такое изделие можно считать как полупроводниковым материалом, так и полупроводниковым прибором. Критерием для определения изделия служит характер выходных параметров, используемых для контроля качества структуры. Если они материа-ловедческие (химический состав, концентрация легирующей примеси, структурное совершенство, электрические, оптические и.другие физические свойства)1, то эпитаксиальная структура представляет собой материал. Если же в комплекс выходных параметров входят приборные характеристики (параметры электролюминесценции, пробивное напряжение, вольт-амперная характеристика и др.), то такая эпитаксиальная структура представляет собой полуфабрикат— приборную заготовку. И действительно, заключительные операции по изготовлению прибора сводятся к ряду монтажных операций: разделке приборной структуры на отдельные кусочки — так называемые кристаллы, изготовлению контактов к ним и сборке прибора, «упаковке» его в корпус.

Достоинством методов, в которых используется программирование кристаллизационного процесса, является возможность осуществления их с помощью стандартной аппаратуры, применяемой для выращивания монокристаллов полупроводников ординарными методами — Чохраль-ского, Бриджмена, горизонтальной направленной кристаллизации пли зонной плавки Поэтому они нашли широкое применение в маломасштабном производстве и для исследовательских целей. Недостаток рассматриваемой группы методов — относительно невысокое структурное совершенство получаемых монокристаллов, связанное с тем, что их рост происходит при непрерывно изменяющихся скорости 136

При высоких, близких к предельным (2-] О18 атом/см3 в германии и 1 • 1017 атом/см3 в кремнии) концентрациях углерод влияет на структурное совершенство монокристаллов элементарных полупроводников. Выделяясь в объеме монокристалла в элементарной форме (в германии) или в форме соединений (например, карбида кремния в кремнии), углерод создает локальные напряжения в решетке монокристалла, способствующие генерации дислокаций. Атомы углерода или его соединений, объединяясь друг с другом или с атомами других примесей, могут образовывать различные микродефекты.

Следующая важная задача технологии однослойных эпитаксиальных структур элементарных полупроводников— создание условий, обеспечивающих их максимальное структурное совершенство. По геометрическому признаку дефекты структуры эпитаксиальных слоев разделяют на поверхностные и объемные. Первые, выявляемые визуальным осмотром освещенной поверхности, составляют основную долю брака, так как являются результатом не только нарушения технологии эпитаксиального наращивания, но и предыдущей технологии подложек (резки", шлифовки и полировки). Общее количество различных поверхностных дефектов доходит до 20. Название их во многих случаях взято из производственной практики: «сыпь», «рябь», «апельсиновая корка», «рельеф» и др.

Кристаллографическая ориентация подложки оказывает существенное влияние на толщину и морфологию поверхности эпитаксиального слоя, его структурное совершенство и однородность распределения компонентов и примесей по толщине. Эпитаксиальный рост на гладких плот-ноупакованных сингулярных плоскостях вследствие малых скоростей их роста обеспечивает морфологическое совершенство поверхности и меньшую дефектность структуры. По этой же причине сингулярные плоскости легче захватывают примеси, чем несингулярные.

Важное влияние на структурное совершенство эпитаксиальных гетероструктур оказывает толщина эпитаксиального слоя h. Она определяет характер его деформации. При малых значениях h деформация эпитаксиального слоя протекает упруго и не сопровождается появлением в слое структурных дефектов. При больших значениях h деформация эпитаксиального слоя, протекает пластически и сопровождается возникновением дислокаций. Для каждого полупроводникового материала в зависимости от его термомеханических свойств имеется определенное критическое значение толщины эпитаксиального слоя. В его пределах деформация при данном значении напряжения а, определяемого значением Да, протекает пластически ( 6.37).

Сущность процесса эпитаксиального наращивания слоев полупроводника заключается в осаждении атомов полупроводника на подложку, в результате чего на ней вырастает слой, кристаллическая структура которого подобна структуре подложки. Эпитак-сиальный слой обладает теми же структурными дефектами, что и подложка, поэтому для получения надежных полупроводниковых приборов первостепенное значение имеют чистота и структурное совершенство материала подложек.

Время жизни н.н.з. является параметром, косвенно характеризующим чистоту монокристалла (наличие различных примесей, являющихся центрами рекомбинации), его структурное совершенство, величину внутренних напряжений в кристаллической решетке и др. Поэтому на величину времени жизни н.н.з. оказывают влияние режимы выращивания монокристаллов кремния, в частности атмосфера внутри камеры, а также последующая термическая обработка.

Улучшая структурное совершенство монокристаллов, уменьшая содержание металлических примесей, используя термическую обработку, удается получить в монокристаллах кремния с УЭС > 500+ +10000 Ом • см ти.и.3 > 1000 мкс.

Влияние технологических параметров на свойства пленок AIByi. Свойства и структурное совершенство пленок зависит от температуры подложки (ТП), которая определяет процессы зарождения и роста кристаллических зародышей; температуры источника (Тш), задающей скорость испарения материала; величины пересыщения в зоне конденсации; природы, ориентации и степени совершенства поверхности подложки; отклонения от стехиометрии состава паровой фазы вблизи подложки. Основными технологическими параметрами при этом являются Тп и 7"и, тесно связанные друг с другом. В работах [121, 122] найдены экспериментальные зависимости между Тп и Ги, обеспечивающие получение высокоориентированных пленок халькогенидов цинка и кадмия при термическом осаждении последних на мусковит. Как видно из 9.1, для всех соединений ¦кривые имеют максимум в области 300 ... 32(fC. Левые ветви зависимостей описываются уравнением

Существенное влияние на структурное совершенство, особенно при относительно низких значениях Гп, оказывает несоответствие состава газовой фазы в зоне кристаллизации стехиометрическому. Согласно данным [127], избыток металлического компонента в газовой фазе приводит к преимущественному росту гексагональной модификации, избыток халькогена — кубической модификации. Отклонения от стехиометрии в газовой фазе приводят к изменению значения и направления поляризационных сил в процессе образования и роста зародышей, что и определяет тот или иной тип кристаллической структуры.

до 1,16 ом -мм2/м (висмут): для металлических сплавов р достигает значения 2,5 ом -мм?/м. Нередко удельное сопротивление сплава Выражают в процентах к стандартному сопротивлению меди при 20° С р = 0,0172. ом -мм*/м. Композиции для электрощеток могут иметь удельное сопротивление до 50 ом -мм*/м. Температурный коэффициент сопротивления TKR = —-X у различных металлов изменяется в небольших пределах, составляя около 4 • 10~3 1/град. Для сплавов, как уже было отмечено, температурный коэффициент значительно меньше и может быть близким к нулю или даже иметь отрицательное значение. Основными механическими характеристиками проводников являются временное сопротивление при растяжении 0Р [кГ/мм2], относительное удлинение б [%], твердость, чаще по Брин-неллю ЯБ [кГ/мм2] и др. Механические характеристики одного и того же материала в сильной степени зависят от его структурного состояния, механической и термической обработки. Проводниковые материалы подразделяются на низкоомные и высокоомные. Первые предназначаются для токоведущих частей и элементов, таких как провода, кабели и электроды конденсаторов, а также для припоев; в последние

Кинетика аустенитообразования в значительной мере зависит от структурного состояния стали. Пластическая деформация, являясь одним из способов сильного воздействия на структуру, приводит

Под действием облучения у полимеров возможен переход из одного структурного состояния в другое.

гамма структур от феррито-сорбитной с количеством сорбитной составляющей 15% до полностью сорбитной. В связи с этим методы и периодичность диагностики металла паропроводов должны устанавливаться, исходя из структурного состояния стали.

поврежденность гибов зависит от условий эксплуатации, марки стали и ее структурного состояния.

Разработан комплект программ оценки ресурса деталей энергоустановок для персональных совместимых с IBM компьютеров, в который входит программа определения ресурса гибов и прямых труб паропроводов с учетом их структурного состояния и степени поврежденное™.

щин в корпусных деталях турбин, работающих при температурах выше 450 °С, являются процессы ползучести и высокотемпературной малоцикловой усталости. Поэтому основными свойствами, определяющими работоспособность литых деталей, являются жаропрочность отливок и трещиностойкость. Обе эти характеристики зависят от структурного состояния стали в исходном состоянии и степени структурных изменений в эксплуатации.

Детальное исследование формирования структуры, закономерностей структурных изменений и связи структурного состояния со свойствами стали 15Х1М1ФЛ выполнено в [25, 26]. Исследованы натурные отливки массой до 11,6 т с толщиной стенки от 70 до 500 мм, термически обработанные в производственных условиях по типовому технологическому режиму.

Влияние структурного состояния стали на предел длительной прочности изучено достаточно подробно [12], и показана зависимость жаропрочности от количества сорбитной составляющей в структуре.

На 2.1, а представлена параметрическая диаграмма длительной прочности большого количества труб, выполненных из стали 12Х1МФ с различной структурой. Кривая / проведена по расчетным значениям длительной прочности [43]. Если не учитывать структурного состояния металла, то разброс жаропрочных свойств для рассмотренных труб составляет ±35%.

В стали 15Х1М1Ф разброс значений длительной прочности по отношению к расчетной кривой [43] без учета структурного состояния стали составляет 20—30%.