Лабораторная №2 по физике. Лаба 2 отчёт. Зонная плавка (попроходная)

• Название: Зонная плавка (попроходная)
• Анкор: Лабораторная №2 по физике
• Дата: 08.06.2022
• Размер: 1.05 Mb.
• Имя файла: Лаба 2 отчёт.docx
• Тип: Отчет; #577958

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра РС


ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2
по дисциплине: «Физические основы микро- и наноэлектроники»
ТЕМА: «Зонная плавка (попроходная)»

Выполнили _______________ Чаркин Г.С.

студенты гр. 0101: _______________ Вдовичев М.А.

Преподаватель: _______________ Мунина И.В.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы

Изучить математическую модель фазовых переходов на примере зонной плавки, которая позволяет избавиться от примесей в веществе. Определить влияние некоторых факторов (длины и скорости нагревателя) на процесс очистки.

Теоретическая часть

Зонная плавка находит повсеместное применение в исследованиях и на производстве для очистки и выращивания кристаллов металлов, полупроводниковых материалов, органических и неорганических веществ. Другими словами, зонная плавка представляет собой мощное новое средство управления распределением примесей в кристаллах.

Перемещающаяся по слитку расплавленная зона имеет две поверхности раздела между жидкой и твердой фазами — плавящуюся и затвердевающую. На плавящейся поверхности твердое вещество просто плавится и смешивается с содержимым зоны, а на затвердевающей поверхности концентрация примеси в только что затвердевшей части обычно отличается от ее концентрации в жидкости. Если примесь понижает температуру плавления растворителя, то ее концентрация в затвердевшей части будет меньше, чем в жидкой. Поэтому примесь будет вытесняться затвердевшим веществом и собираться в жидкой зоне. Если же примесь повышает температуру плавления растворителя, то ее концентрация в затвердевшей части будет больше, чем в жидкой, а сама жидкость станет объединяться примесью.

Концентрация примесей в твердой фазе, выпадающей в точке x определяется следующим образом:

Cs(x) = KCL(x) = K



Формулу, связывающую коэффициент разделения со скоростью перемещения нагревателя



Где V_н –скорость нагревателя, V₀ – некоторая постоянная, зависящая от скорости диффузии жидкости в расплаве.

Обработка результатов

1. Исследование влияние начального распределения примеси вдоль стержня на предельное конечное распределение. Определить необходимое количество проходов N для очистки 70% стержня. Требуемая концентрация примеси С_тр=С₀-10.







2. Исследование влияние длины и скорости нагревателя на процесс очистки. Определение оптимального режима очистки по критерию минимального времени.



3. Исследование очистки стержня при наличие двух примесей. Определить вид распределения примесей после очистки для следующих случаев:

А) К1,К2>1

Концентрация примесей распределяется ближе к одному из краев стержня

Б) К1,К2<1

Концентрация примесей распределяется ближе к одному из краев стержня

В) К1>1,К2<1

Концентрация примесей распределяется ближе к обоим концам стержня

Вывод

В ходе работы была изучена математическая модель фазовых переходов на примере зонной плавки. Также, характеристики нагревателя (L_н=8 см и V_н=0.05 мм/с) являются оптимальными для достижения скорейшего очищения вещества (70%). Чем меньше длина нагревательной трубки и чем меньше скорость нагревателя, тем за меньшее количество проходов произойдёт очистка.