Фазовые диаграммы и твердые растворы.

Фаза - однородная часть системы, отделённая от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую скачком изменяются структура вещества или химический состав.

Диаграммы состояния – графики, которые изображают фазовые состояния веществ в зависимости от давления, объёма и температуры.

Двойные фазовые диаграммы изображают состояния системы с двумя компонентами. Обычно представляет собой графики, изображающие состояние системы в зависимости от температуры и состава системы.

А, В – компоненты веществ А и В,

α - вещество А растворёнными атомами В,

β – вещество В с растворёнными атомами А,

L – жидкая фаза,

α+ β – смесь фаз,

Е – точка эвтетики (смесь имеющая самую низкую температуру плавления).

Анализируя фазовые диаграммы, можно предсказывать (определять) фазовый состав и количество материала в отдельных фазах для любого соотношения А и В.

Существует 3 типа фазовых диаграмм двойных систем:

1. Эвтектические диаграммы состояния.

2. Дистектические диаграммы сост. образуются в случае, когда в системе А-В образуются химические соединения (например АВ и др.).

3. Диаграмма состояния систем с неограниченной растворимостью компонент.

В

АВ

А

Т

Е2

Е1

Д

Дистектическая диаграмма состояния.

АВ – химическое соединение

Е₁Е₂ – точки эвтектики

D – точка дистектики

L

В

А

С неограниченной растворимостью

Системы с неограниченной растворимостью

образуются в случаях, когда:

1.Различие в атомных радиусах не менее 15%

2.Одинаковая валентность

3.Одинаковая кристаллическая решётка

4.Одинаковая электроотрицательность

Рассмотрим участок фазовой диаграммы, по которому можно определить предельную растворимость примеси в основном материале (эвтектическая фазовая диаграмма). Рассмотрим типичную фазовую диаграмму вблизи точки плавления кремния: Кривая солидус определяет растворимость примеси в кремнии при различных Т^о. Кривая растворимости с максимумом (сначала рост растворимости а затем убывание с ростом Т^о) называется ретроградной кривой растворимости.

Ретроградная кривая растворимости типична для таких полупроводников, как кремний и германий.

Следствия ретроградной кривой растворимости:

1. Имеется предел растворимости примеси в кристаллы. Выше этой концентрации

примесь переходит в другое фазовое состояние – образует преципитаты.

2. Кристаллы могут иметь концентрацию примеси, превышающую их

растворимость при заданной температуре. Такая примесь будет находиться в междоузельных положениях кристаллической решётки.

Дата добавления: 2015-10-31