Высокотемпературная диффузия катионов в ионных кристаллах в условиях радиационно-термического воздействия

• Автор: Чернявский, Александр Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ГЛАВА 1. ДИФФУЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ
1.1. Точечные дефекты и диффузия в ионных кристаллах
1.1.1. Зависимость концентрации тепловых дефектов от температуры
1.1.2. Концентрация ассоциированных дефектов примесь - катионная вакансия
1.1.3. Выражения для коэффициентов диффузии
1.2. Механизмы стимуляции диффузии в радиационных полях
1.3. Исследование диффузионных процессов в ионных структурах в радиационных полях
1.4. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Методика радиационно-термического диффузионного отжига образцов
2.1.1. Характеристики источников электронных пучков
2.1.2. Измерение температуры образцов в радиационно-термических экспериментах
2.1.3. Распределение мощности поглощенной дозы по глубине кристалла
2.1.4. Распределение температуры в объеме кристалла по глубине
2.2. Исследование взаимодействия кристаллов КВг с газовой средой при отжиге в атмосферных условиях
2.3. Методики определения коэффициентов диффузии
2.3.1. Послойный анализ образцов методом вторично-ионной масс-спектрометрии
2.3.2. Методы исследования диффузии в реакциях твердофазового синтеза
ГЛАВА 3. МЕТОДОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ДИФФУЗИИ В ИОННЫХ ДИЭЛЕКТРИКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНИКИ ВТОРИЧНО-ИОННОЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ
3.1. Нейтрализация заряда, накапливаемого в диэлектриках при травлении их поверхности пучком низкоэнергетических ионов
3.2. Решение проблемы эффекта кратера при послойном анализе материалов с помощью вторично-ионной масс-спектрометрии
3.3. Анализ диффузионных профилей, аппроксимация профилей
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ РАДИАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ГЕТЕРОДИФФУЗИЯ В ЩЕЛОЧНОГАЛОИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ
4.1. Радиационно-термическая диффузия в ЩГК изо- и гетеровалентных примесных катионов из пленок их галоидных соединений
4.1.1. Диффузия изовалентных катионов натрия в бромиде калия
4.1.2. Радиационно-термическая диффузия ионов магния во фториде лития
4.2. Исследование диффузии иновалентных катионов при термическом и радиационно-термическом нагреве диффузионных пар «ЩГК-металлическая пленка»
4.2.1. Влияние исходного химического состояния гетеровалентных катионов на их диффузию в ЩГК
4.2.2. Радиационно-термическая диффузия многозарядных катионов в ЩГК из окисленных металлических пленок
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 5. РАДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННАЯ ДИФФУЗИЯ В ПРОЦЕССАХ ОБРАЗОВАНИЯ ШПИНЕЛЕЙ
5.1. Взаимодействие в системе №0-А120з при электронном облучении
5.2. Радиационно-термический синтез феррита цинка
ВЫВОДЫ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Т - температура
а- объемная электрическая проводимость ] - плотность тока е- диэлектрическая проницаемость е - заряд электрона п - концентрация у0- дебаевская частота колебаний к - постоянная Больцмана Н5 - энтальпия образования пары Шоттки - энтропия образования пары Шоттки Нт+ энтальпия миграции катионов 5т+-энтропия миграции катионов О - коэффициент диффузии
2)г- коэффициент диффузии для термического отжига
ОцТ- коэффициент диффузии для радиационно-термического отжига
Оу- коэффициент объемной диффузии
Ду - коэффициент приповерхностной диффузии
/ - продолжительность диффузионного отжига
РТ - радиационно-термический
РСД - радиационно-стимулированная диффузия
ВИМС - вторично-ионная масс-спектрометрия
ЩГК - щелочно-галоидный кристалл

На рис. 2.5 представлены кривые осевого распределения температуры в облучаемом образце при различных временах от начала облучения. На начальном этапе облучения распределение температуры в образце сравнительно однородное, что, по-видимому, объясняется большой скоростью теплопередачи в “холодные” зоны кристалла. Однако уже после 2-3 мин. облучения на глубине 2.0-2.5 мм появляется и растет максимум температуры.
Вероятно, по мере прогревания кристалла скорость теплопередачи уменьшается, и форма профиля в большей степени начинает отражать распределение источника тепла - энерговыделения пучка электронов. Характерно, что положение максимума не изменяется по мере увеличения дозы облучения. Таким образом, стационарные температурные поля при небольших экспозициях облучения следует создавать без применения подложек, либо использовать подложки с минимальной теплоемкостью.
6 5 0 6 0 0 550 ^ 5 0

4 0 0 3 5 0 3 0
0 4 8 12
X ,М М
Рис. 2.6. Распределение температуры в образце с тепловыми экранами в зависимости от времени после начала облучения.
Для выяснения вклада теплоотдачи с наружных поверхностей в формирование температурного поля был выполнен следующий эксперимент. Обра-
• ■'•'О-* 1 0.6 мин — л J
5 мин v

д • • -д.. • * «Д Д. 3.4 мин
0 о о * 0
І 1 1 1 І 1 1 .-1 1 1 і.. U . £
о- □ . і